JPS59101551A - ガスタ−ビン燃焼室用の拡散バ−ナを組込んだ予混合バ−ナ - Google Patents
ガスタ−ビン燃焼室用の拡散バ−ナを組込んだ予混合バ−ナInfo
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- JPS59101551A JPS59101551A JP58206859A JP20685983A JPS59101551A JP S59101551 A JPS59101551 A JP S59101551A JP 58206859 A JP58206859 A JP 58206859A JP 20685983 A JP20685983 A JP 20685983A JP S59101551 A JPS59101551 A JP S59101551A
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/36—Supply of different fuels
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/005—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space with combinations of different spraying or vaporising means
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D23/00—Assemblies of two or more burners
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
- F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/00008—Burner assemblies with diffusion and premix modes, i.e. dual mode burners
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は特許請求の範囲第1項の上位概念部分に記載し
たガスタービン燃焼室用の拡散ノ(−すを組込んた予混
合バーナに関する。
たガスタービン燃焼室用の拡散ノ(−すを組込んた予混
合バーナに関する。
ガスタービン燃焼室においてガス状あるいは液状の燃料
が燃焼する際、廃ガスの中に有害物質として特に酸化窒
素NOおよびN02(以下まとめてNOxと呼ぶ)が生
ずる。廃ガス内におけるNOx含有量はできるだけ小さ
くしなければならず、その場合たとえば米国においては
環境保護規定に基づいて15容積%02VCおいて75
ppmの限界値を越えてはならない。この規定の厳守は
特に、ガスタービン燃焼室に一般的な拡散バーナが採用
されている場合には非常に困難である。かかる拡散パル
尤の場合、燃料は燃料ノズルを介して直接燃焼領域如供
給され、そこで燃焼用空気と混合はれ、その場合燃焼が
燃料、燃焼用空気および廃ガス生成物の間における激し
い拡散過程によって制御される。燃料と燃焼用空気との
局所的に異なっている混合比率によって燃焼の際に大き
な幅度ピークを持つ激しい温度差が生ずるので、廃ガス
内に非常に大きなNOx含有量が生ずる。
が燃焼する際、廃ガスの中に有害物質として特に酸化窒
素NOおよびN02(以下まとめてNOxと呼ぶ)が生
ずる。廃ガス内におけるNOx含有量はできるだけ小さ
くしなければならず、その場合たとえば米国においては
環境保護規定に基づいて15容積%02VCおいて75
ppmの限界値を越えてはならない。この規定の厳守は
特に、ガスタービン燃焼室に一般的な拡散バーナが採用
されている場合には非常に困難である。かかる拡散パル
尤の場合、燃料は燃料ノズルを介して直接燃焼領域如供
給され、そこで燃焼用空気と混合はれ、その場合燃焼が
燃料、燃焼用空気および廃ガス生成物の間における激し
い拡散過程によって制御される。燃料と燃焼用空気との
局所的に異なっている混合比率によって燃焼の際に大き
な幅度ピークを持つ激しい温度差が生ずるので、廃ガス
内に非常に大きなNOx含有量が生ずる。
予混合室において燃料ノズルを通して供給きれる液状燃
料の予混合および予気化ないしは燃料ノズルを通して供
給これるガス状燃料と燃焼用空気との大きな過剰空気数
における混合が行なわれるような」二連の予混合バーナ
をガスタービン燃焼室に設けることも西ドイツ特許出願
公開第2950535号公報で知られている。即ち予混
合によって燃焼の際の燃料と燃焼用空気との局所的に異
なつプこ混合比がさけられる。他方ではかかる予混合バ
ーナは普通の拡散バーすよりも非常に小さな作動範囲を
有している。叩ち燃料と燃焼用空気の混合比は非常如狭
い限界に保たねばならない。燃料成分が多すぎると過剰
のNOxが形成され、燃料が少なすきると燃焼が消えて
1〜まう。各予混合バーナの燃料供給管には従って弁が
設けられ、それによってガスタービンの負荷に応じて、
その都度の運転に対し混合比の狭い限界が保たれる程度
の数の予混合バーナにだけ燃料が供給でれる。さらにガ
スタービンを起動するだめだけに用いられ、その後は再
び遮断されるいぐつかの一般の拡散バーナも付加的に設
けられている。
料の予混合および予気化ないしは燃料ノズルを通して供
給これるガス状燃料と燃焼用空気との大きな過剰空気数
における混合が行なわれるような」二連の予混合バーナ
をガスタービン燃焼室に設けることも西ドイツ特許出願
公開第2950535号公報で知られている。即ち予混
合によって燃焼の際の燃料と燃焼用空気との局所的に異
なつプこ混合比がさけられる。他方ではかかる予混合バ
ーナは普通の拡散バーすよりも非常に小さな作動範囲を
有している。叩ち燃料と燃焼用空気の混合比は非常如狭
い限界に保たねばならない。燃料成分が多すぎると過剰
のNOxが形成され、燃料が少なすきると燃焼が消えて
1〜まう。各予混合バーナの燃料供給管には従って弁が
設けられ、それによってガスタービンの負荷に応じて、
その都度の運転に対し混合比の狭い限界が保たれる程度
の数の予混合バーナにだけ燃料が供給でれる。さらにガ
スタービンを起動するだめだけに用いられ、その後は再
び遮断されるいぐつかの一般の拡散バーナも付加的に設
けられている。
拡散バーナが組込まれている予混合バーナカラなってい
るガスタービン燃焼室用のハイブリッドバーナもすでに
西ドイツ特許出願公開第2613589号公報で知られ
ている。予混合バーナは下流側端r火炎安定器によって
境界づけられた予混合室を有し、との予混合室には主燃
料ノズルおよび燃焼用空気の供給装置が開口している。
るガスタービン燃焼室用のハイブリッドバーナもすでに
西ドイツ特許出願公開第2613589号公報で知られ
ている。予混合バーナは下流側端r火炎安定器によって
境界づけられた予混合室を有し、との予混合室には主燃
料ノズルおよび燃焼用空気の供給装置が開口している。
拡散バーナは火炎安定器の中央範囲に配置されたパイロ
ット燃料ノズルを有し、その場合拡散バーナ作動用の燃
焼用空気は一部は予混合バーナの予混合室を通って供給
され、一部はガスタービン燃焼室の炎筒に配置された小
孔を通して供給される。さらに燃料制御装置が設けられ
、これは主燃料ノズルおよびパイロット燃料ノズルに供
給される燃料の総量および部分量をガスタービンの負荷
に応じて、無負荷回転数あるいは小さな部分負荷に達す
るまでは専ら拡散バーナが作動され、その後は拡散バー
ナおよび予混合バーナが一緒に作動されるように制御す
る。従ってかかるハイブリッドバーナは、空間を節約し
たコンパクトな構造において拡散バーナとして形成され
た独立した起動バーナが省略できるという利点を有j〜
ている。さらに拡散バーナの火炎は予混合室において発
生された燃料と燃焼用空気との混合ガスの燃焼を助成し
、即ち予混合バーナの火炎は僅かなNOx形成に関し極
端に希薄な混合比の場合にも確実に点火される。即ちノ
1イブリッドバーナは廃ガス内のNOx含有量が僅かな
状態で広い負荷範囲に亘って作動できるが、大きな負荷
範囲および特に限界負荷においてNOx形成の望ましく
ない上昇が見られる。
ット燃料ノズルを有し、その場合拡散バーナ作動用の燃
焼用空気は一部は予混合バーナの予混合室を通って供給
され、一部はガスタービン燃焼室の炎筒に配置された小
孔を通して供給される。さらに燃料制御装置が設けられ
、これは主燃料ノズルおよびパイロット燃料ノズルに供
給される燃料の総量および部分量をガスタービンの負荷
に応じて、無負荷回転数あるいは小さな部分負荷に達す
るまでは専ら拡散バーナが作動され、その後は拡散バー
ナおよび予混合バーナが一緒に作動されるように制御す
る。従ってかかるハイブリッドバーナは、空間を節約し
たコンパクトな構造において拡散バーナとして形成され
た独立した起動バーナが省略できるという利点を有j〜
ている。さらに拡散バーナの火炎は予混合室において発
生された燃料と燃焼用空気との混合ガスの燃焼を助成し
、即ち予混合バーナの火炎は僅かなNOx形成に関し極
端に希薄な混合比の場合にも確実に点火される。即ちノ
1イブリッドバーナは廃ガス内のNOx含有量が僅かな
状態で広い負荷範囲に亘って作動できるが、大きな負荷
範囲および特に限界負荷においてNOx形成の望ましく
ない上昇が見られる。
本発明の目的は、全負荷範囲に亘ってNOxの形成が少
ない運転ができるような拡散バーナを組込んだガスター
ビン燃焼室用予混合バーナを作ることにある。
ない運転ができるような拡散バーナを組込んだガスター
ビン燃焼室用予混合バーナを作ることにある。
本発明によればこの目的は特許請求の範囲第1項の特徴
部分に記載した手段によって達成される。
部分に記載した手段によって達成される。
本発明は、大きな負荷範囲において予混合バーナだけが
作動する際NOx形成が非常如僅かにでき、大きな負荷
範囲における予混合バーナだけの運転が、有用な全燃焼
用空気が専ら予混合室を介して供給される場合において
のみ可能であるという認識に基づいている。
作動する際NOx形成が非常如僅かにでき、大きな負荷
範囲における予混合バーナだけの運転が、有用な全燃焼
用空気が専ら予混合室を介して供給される場合において
のみ可能であるという認識に基づいている。
本発明の別の実施態様によれば燃料制御装置が無負荷回
転数あるいは小さな部分負荷に達してからパイロット燃
料ノズルに供給される燃料の部分量を負荷の増大如つれ
て減少することが提案される。拡散バーナの作動てよっ
て発生されるNOx形成量は、相応して増加された燃料
量号よる予混合バーナの運転えよ・りて生ずるNOx形
成量よりも非常に僅かであり、その場合予混合バーナの
火炎の支持は拡散バーナの火炎によって十分に保証され
る。
転数あるいは小さな部分負荷に達してからパイロット燃
料ノズルに供給される燃料の部分量を負荷の増大如つれ
て減少することが提案される。拡散バーナの作動てよっ
て発生されるNOx形成量は、相応して増加された燃料
量号よる予混合バーナの運転えよ・りて生ずるNOx形
成量よりも非常に僅かであり、その場合予混合バーナの
火炎の支持は拡散バーナの火炎によって十分に保証され
る。
燃料制御装置は拡散バー尤が組込まれている別の予混合
バー尤にも付属させることができ、それによって特にガ
スタービン燃焼室に対し弁眞ついて必要な費用が著しく
減少できる。
バー尤にも付属させることができ、それによって特にガ
スタービン燃焼室に対し弁眞ついて必要な費用が著しく
減少できる。
ガス状燃料ないし液状燃料の交互の運転は、予混合バー
ナがガス状燃料の第1の燃料ノズルと液状燃料のりS2
の主燃料ノズルとを有していることによって可能−Cあ
る。相応して拡散ノズルもガス状燃料の第1のパイロッ
ト燃料ノズルと液状燃料の第2のパイロットノズルを有
することができる。
ナがガス状燃料の第1の燃料ノズルと液状燃料のりS2
の主燃料ノズルとを有していることによって可能−Cあ
る。相応して拡散ノズルもガス状燃料の第1のパイロッ
ト燃料ノズルと液状燃料の第2のパイロットノズルを有
することができる。
予混合バーナに対する拡散バーナの組込みは、パイロッ
ト燃料ノズルへの燃料供給管が予混合室を中央でかつ軸
方向に貫通していることによって特に僅かな経費で実施
することができる。拡散バーすがガス状燃料ないし液状
燃料で作動可能な場合には、第1のパイロット燃料ノズ
ルおよび第2のパイロット燃料ノズルへの燃料供給管が
予混合室を同心二重管として中央でかつ軸方向に貫通す
るJ:うにされる。
ト燃料ノズルへの燃料供給管が予混合室を中央でかつ軸
方向に貫通していることによって特に僅かな経費で実施
することができる。拡散バーすがガス状燃料ないし液状
燃料で作動可能な場合には、第1のパイロット燃料ノズ
ルおよび第2のパイロット燃料ノズルへの燃料供給管が
予混合室を同心二重管として中央でかつ軸方向に貫通す
るJ:うにされる。
予混合バーナがガス状燃料ないし液状燃料で作動可能な
場合にも、両方の主燃料ノズルおよび両方のパイロット
燃料ノズルへの燃料供給管が同心構造の音として形成さ
れていることによって特にコンパクトな構造が得られる
。
場合にも、両方の主燃料ノズルおよび両方のパイロット
燃料ノズルへの燃料供給管が同心構造の音として形成さ
れていることによって特にコンパクトな構造が得られる
。
本発明の特f優れた実施態様においては、予混合室に開
口する燃焼用空気の供給装置は旋回装置として形成され
ている。それによって予混合室内における燃焼用空気と
燃料との効果的な混合が助成される。その場合旋回装置
は同時に主燃料ノズルとしても形成され、その場合中空
翼として形成された羽根にそれぞれ複数の燃料噴出孔が
設けられている。
口する燃焼用空気の供給装置は旋回装置として形成され
ている。それによって予混合室内における燃焼用空気と
燃料との効果的な混合が助成される。その場合旋回装置
は同時に主燃料ノズルとしても形成され、その場合中空
翼として形成された羽根にそれぞれ複数の燃料噴出孔が
設けられている。
燃焼用空気内における液状燃料の特に効果的な霧散およ
び士気化は、予混合室が上流側端で収斂している部分を
持ったベンチュリ状輪郭および下流側端で拡がっている
部分を有していることによって達成される。
び士気化は、予混合室が上流側端で収斂している部分を
持ったベンチュリ状輪郭および下流側端で拡がっている
部分を有していることによって達成される。
予混合バーナ並びに拡散バーナがガス状燃料ないし液状
燃料で作動可能な場合には、燃料供給管、主燃料ノズル
および両方のパイロット燃料ノズルは予混合室から軸方
向に引き抜ける一つの部品にまとめることができる。こ
のことによって特に組立、監視および点検が非常f簡1
4になる。
燃料で作動可能な場合には、燃料供給管、主燃料ノズル
および両方のパイロット燃料ノズルは予混合室から軸方
向に引き抜ける一つの部品にまとめることができる。こ
のことによって特に組立、監視および点検が非常f簡1
4になる。
以下図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明す
る。
る。
第1図は予混合バーナないし拡散バーナとして作動可能
な全体を符号1で示しだノ・イブリッド・(−すの概略
断面図を示1〜でいる。ノーイブリッドバーナ1はバー
ナケーシング10を有し、このケーシングの一端面側端
には火炎安定器11を有し、池ζ11.:面側端には旋
回装置12を有している。旋回装置12の中央範囲ては
主燃料ノズル13が配[Aされ、符号14はその燃料供
給管を示している。火炎安定器11の中央範囲にはパイ
ロット燃料ノズル15が配置され、その燃料供給管工6
は主燃料ノズル13およびバーナケーシング10を中央
で軸方向に貫通している。
な全体を符号1で示しだノ・イブリッド・(−すの概略
断面図を示1〜でいる。ノーイブリッドバーナ1はバー
ナケーシング10を有し、このケーシングの一端面側端
には火炎安定器11を有し、池ζ11.:面側端には旋
回装置12を有している。旋回装置12の中央範囲ては
主燃料ノズル13が配[Aされ、符号14はその燃料供
給管を示している。火炎安定器11の中央範囲にはパイ
ロット燃料ノズル15が配置され、その燃料供給管工6
は主燃料ノズル13およびバーナケーシング10を中央
で軸方向に貫通している。
ハイブリッドバーナ1が予混合バーナとして作動される
場合、矢印HBで示した液状の主燃料は、燃料タンクB
Tから主燃料ポンプT−I B Pと主燃料制御弁HB
RVとを介して主燃料ノズル13の燃料供給管14に送
られる。その場合主燃料HBは主燃料ノズル13から細
かく分散された形で予混合室100の中W噴霧される。
場合、矢印HBで示した液状の主燃料は、燃料タンクB
Tから主燃料ポンプT−I B Pと主燃料制御弁HB
RVとを介して主燃料ノズル13の燃料供給管14に送
られる。その場合主燃料HBは主燃料ノズル13から細
かく分散された形で予混合室100の中W噴霧される。
この予混合室looはバーナケーシングIO1火炎安定
器11および旋回装置12によって境界づけられている
。この予混合室100の中で主燃料HBは気化され、旋
回装置12を介して供給された燃焼用空気VLと混合さ
れ、この混合および士気化はバーナケーシング10のベ
ンチュリ状輪郭によって助成される。
器11および旋回装置12によって境界づけられている
。この予混合室100の中で主燃料HBは気化され、旋
回装置12を介して供給された燃焼用空気VLと混合さ
れ、この混合および士気化はバーナケーシング10のベ
ンチュリ状輪郭によって助成される。
予混合室100の中で形成された主燃料HBと燃焼用空
気VLとの混合ガスの燃焼は、ガスタービン燃焼室(図
示せず)の炎筒Fの中ておいて行なわれ、その場合火炎
安定511は火炎を安定するだめに用いられるにもかか
わらず、予混合室100への火炎の跳ね返りを防止する
。
気VLとの混合ガスの燃焼は、ガスタービン燃焼室(図
示せず)の炎筒Fの中ておいて行なわれ、その場合火炎
安定511は火炎を安定するだめに用いられるにもかか
わらず、予混合室100への火炎の跳ね返りを防止する
。
ハイブリッドバーナエが拡散バーナとして作動される場
合には、矢印PBで示したパイロット燃料は、燃料タン
クBTからパイロット燃料ノズルPBPとパイロット燃
料制御弁P E RVとを介してパイロット燃料ノズル
15の燃料供給管16に送られる。その場合パイロット
燃料PBはパイロット燃拐ノズル15から細かく分散さ
れた形で直接炎筒Fの燃焼領域f噴霧され、そこで専ら
旋回装置12、予混合室100および火炎安定器11を
介して供給された燃焼用空気VLと混合きれ、その場合
燃焼はパイロット燃料PB、燃焼用空気VLおよび廃ガ
ス生成物の間における激しい拡散過程によって制御さノ
する。
合には、矢印PBで示したパイロット燃料は、燃料タン
クBTからパイロット燃料ノズルPBPとパイロット燃
料制御弁P E RVとを介してパイロット燃料ノズル
15の燃料供給管16に送られる。その場合パイロット
燃料PBはパイロット燃拐ノズル15から細かく分散さ
れた形で直接炎筒Fの燃焼領域f噴霧され、そこで専ら
旋回装置12、予混合室100および火炎安定器11を
介して供給された燃焼用空気VLと混合きれ、その場合
燃焼はパイロット燃料PB、燃焼用空気VLおよび廃ガ
ス生成物の間における激しい拡散過程によって制御さノ
する。
ハイブリッドバーナ1の作動時に供給された燃料の総計
およびパイロット燃料1) Bないし主燃料IPと1.
て供給される部分量は、燃料制御装置13 REを介1
.てガスタービンの負荷知応じて制御される。相応した
負荷信号LSが与えられる燃料制御装置BRBば、パイ
ロット燃料制御弁PBRVおよび主燃料制御弁HBRV
を通る流量を相応した制御導線ALIおよびAL2を介
して次のように制御する。即ち無負荷回転数あるいは小
さな部分負荷に達する壕では専ら拡散バーナが作動され
、その後拡散バーナおよび予混合バーナが共同して作動
され、大きな負荷範囲圧おいては専ら予混合バーすが作
動されるように制御する。
およびパイロット燃料1) Bないし主燃料IPと1.
て供給される部分量は、燃料制御装置13 REを介1
.てガスタービンの負荷知応じて制御される。相応した
負荷信号LSが与えられる燃料制御装置BRBば、パイ
ロット燃料制御弁PBRVおよび主燃料制御弁HBRV
を通る流量を相応した制御導線ALIおよびAL2を介
して次のように制御する。即ち無負荷回転数あるいは小
さな部分負荷に達する壕では専ら拡散バーナが作動され
、その後拡散バーナおよび予混合バーナが共同して作動
され、大きな負荷範囲圧おいては専ら予混合バーすが作
動されるように制御する。
第1図に示した炎筒Fはたとえば一次燃焼室の炎筒であ
り、その場合ガスタービン燃焼室は共通の混合室に開口
する複数のかかる一次燃焼室を有している。燃料制御装
置BRg、パイロット燃料制御弁PBRVおよび主燃料
制御弁HBRVは、ノ1イブリッドバーナの大きな作動
範囲てよって各−次燃焼室の独立した制御および負荷に
応じた投入および遮断が不要となるので、ガスタービン
燃焼室のすべてのハイブリッドバーナ1用としてまとめ
ることができる。かかる共通の燃料制御装置は、多数の
ハイブリッドバーナがガスタービン燃焼室の炎筒の中に
開口している場合も可能である。この状態は第2図に示
してあり、第2図では図面を部用にするだめに3個のハ
イブリッドバーナ1だけが示されている。
り、その場合ガスタービン燃焼室は共通の混合室に開口
する複数のかかる一次燃焼室を有している。燃料制御装
置BRg、パイロット燃料制御弁PBRVおよび主燃料
制御弁HBRVは、ノ1イブリッドバーナの大きな作動
範囲てよって各−次燃焼室の独立した制御および負荷に
応じた投入および遮断が不要となるので、ガスタービン
燃焼室のすべてのハイブリッドバーナ1用としてまとめ
ることができる。かかる共通の燃料制御装置は、多数の
ハイブリッドバーナがガスタービン燃焼室の炎筒の中に
開口している場合も可能である。この状態は第2図に示
してあり、第2図では図面を部用にするだめに3個のハ
イブリッドバーナ1だけが示されている。
第2図において3個のハイブリッドバーナ1はガスター
ビン燃焼室(図示せず)の符号Pで示した炎筒の中に開
口している。この炎筒F′は燃焼領域の範囲に燃焼用空
気の供給開口を有していない。
ビン燃焼室(図示せず)の符号Pで示した炎筒の中に開
口している。この炎筒F′は燃焼領域の範囲に燃焼用空
気の供給開口を有していない。
というのは全燃焼用空気VLは専らノ)イブリッドバー
ナ1の混合室100に供給されるからである。
ナ1の混合室100に供給されるからである。
しかしこれは炎筒F′において燃焼領域の下流側に混合
空気の供給開口を設けることを排するものではない。
空気の供給開口を設けることを排するものではない。
パイロット燃料PBは、1台の共通のパイロット燃料ポ
ンプPT3P/、共通のパイロット燃料制御弁PBRV
’および円で示した分配器■1を介して各ハイブリッド
バーナ1のパイロット燃料ノズル15への燃料供給管1
6に送られる。
ンプPT3P/、共通のパイロット燃料制御弁PBRV
’および円で示した分配器■1を介して各ハイブリッド
バーナ1のパイロット燃料ノズル15への燃料供給管1
6に送られる。
主燃料X(Bは共通の主燃料ポンプHBP’ 、共通の
主燃料制御弁HBRV’および円として示しだ分配器V
2を介して各)λイブリッドバーナ1の主燃料ノズル1
3への燃料供給管14に送られる。
主燃料制御弁HBRV’および円として示しだ分配器V
2を介して各)λイブリッドバーナ1の主燃料ノズル1
3への燃料供給管14に送られる。
ガスタービン燃焼室の作動時如ノ\イブリッド・く−す
に導入される燃料Bの総量およびパイロット燃料FBな
いし主燃料11Bとして供給シれる部分計は燃料制御装
置B RE7を介してガスタービンの負荷に応じて制御
される。相応した負荷信号L Sが与えられる燃料制御
装置BRB’はその場合共通のパイロット燃料制御弁P
BRV’および共通の主燃料制御弁HBRV’を通る流
量を相応した制御導線ALL’とAL2’を介して次の
よう産制御する。
に導入される燃料Bの総量およびパイロット燃料FBな
いし主燃料11Bとして供給シれる部分計は燃料制御装
置B RE7を介してガスタービンの負荷に応じて制御
される。相応した負荷信号L Sが与えられる燃料制御
装置BRB’はその場合共通のパイロット燃料制御弁P
BRV’および共通の主燃料制御弁HBRV’を通る流
量を相応した制御導線ALL’とAL2’を介して次の
よう産制御する。
即ち無負荷回転数あるいは小さな部分負荷に達する捷で
は専ら拡散バーナが作動され、その後拡散バーナおよび
予混合バーナが同時に作動され、大きな負荷範囲におい
ては専ら予混合バーナが作動されるように制御する。
は専ら拡散バーナが作動され、その後拡散バーナおよび
予混合バーナが同時に作動され、大きな負荷範囲におい
ては専ら予混合バーナが作動されるように制御する。
上述した運転方式は第3図の線図からより詳細に明らか
にされる。第3図において横軸の右側部分にはガスター
ビンの出力Nが限界出力1でチで示され、横軸の左側部
分には回転数nが無負荷回転数までU / +旧n(r
、p、m)で示され、縦軸如は燃料供給量mが示されて
いる。その場合実線曲線が供給された燃料Bの総量m(
3(第2図参照)、一点鎖線曲線は供給されたパイロッ
ト燃料P Bの総量mp(第2図参照)、破線曲線は供
給され〆こ主燃料I(Bの総量mH(第2図参照)を示
している。この線図からガスタービンを起動する際小さ
な回転数から拡散バーチが投入され、無負荷回転数n=
3000U/minに達するまでは専らハイC1ノ1燃
料P Bが供給される(第2図参照)ことがわかる。拡
散バーナ専用運転は定格回転数に達した後、小さな部分
負荷において予混合バーナが投入きれて主燃料J(おの
量mHが増加するまで短時間だけ継続きれる。予混合バ
ーナが投入された後、拡散バーすに供給されるパイロッ
ト燃料P 13の量In p &、、j、減少きれる。
にされる。第3図において横軸の右側部分にはガスター
ビンの出力Nが限界出力1でチで示され、横軸の左側部
分には回転数nが無負荷回転数までU / +旧n(r
、p、m)で示され、縦軸如は燃料供給量mが示されて
いる。その場合実線曲線が供給された燃料Bの総量m(
3(第2図参照)、一点鎖線曲線は供給されたパイロッ
ト燃料P Bの総量mp(第2図参照)、破線曲線は供
給され〆こ主燃料I(Bの総量mH(第2図参照)を示
している。この線図からガスタービンを起動する際小さ
な回転数から拡散バーチが投入され、無負荷回転数n=
3000U/minに達するまでは専らハイC1ノ1燃
料P Bが供給される(第2図参照)ことがわかる。拡
散バーナ専用運転は定格回転数に達した後、小さな部分
負荷において予混合バーナが投入きれて主燃料J(おの
量mHが増加するまで短時間だけ継続きれる。予混合バ
ーナが投入された後、拡散バーすに供給されるパイロッ
ト燃料P 13の量In p &、、j、減少きれる。
大きな負荷範囲においてfri拡散バーナは完全に遮断
きれ、予混合バーすだけが作動ζJし、叩も主燃料J−
J Pだけが供給される(第2図参照)。
きれ、予混合バーすだけが作動ζJし、叩も主燃料J−
J Pだけが供給される(第2図参照)。
拡散バーナが遮断され予混合バーナだけが作動される大
きな負荷範囲は、図示の実施例の場合N−80チの負荷
とN=1.00%の限界負荷との間にある。拡散バーす
が遮断されるこの大きな負荷範囲を、予混合バーナの火
炎安定限界と限界負荷における目標NOx限界との間の
範囲としても定義づけることができる。即ち拡散バーナ
ば、予混合バーナが拡散バーナの火炎によって助成でれ
ることなしに単独でかつ火の消える心配なしVこ燃焼で
きる場合に始めて遮断される。
きな負荷範囲は、図示の実施例の場合N−80チの負荷
とN=1.00%の限界負荷との間にある。拡散バーす
が遮断されるこの大きな負荷範囲を、予混合バーナの火
炎安定限界と限界負荷における目標NOx限界との間の
範囲としても定義づけることができる。即ち拡散バーナ
ば、予混合バーナが拡散バーナの火炎によって助成でれ
ることなしに単独でかつ火の消える心配なしVこ燃焼で
きる場合に始めて遮断される。
第4図の線図から第2図に示したガスタービン燃焼室の
運転中におけるNOxの発生が明らかである。この場合
横軸には等側止率φ−1/λを示し、その場合λは過剰
空気数である。縦軸には廃ガス内におけるNOx含有量
を15容積係02におけるppln で示している。
運転中におけるNOxの発生が明らかである。この場合
横軸には等側止率φ−1/λを示し、その場合λは過剰
空気数である。縦軸には廃ガス内におけるNOx含有量
を15容積係02におけるppln で示している。
横軸に対し平行に走る直線Gは15容積%02における
75ppmのN。
75ppmのN。
限界値を示1−1このNo 限界値はガスクーどン燃
焼室の作動時に越されてはならない値である。
焼室の作動時に越されてはならない値である。
第2図に示しだガスタービン燃焼室のバイブリソドパ〜
す1が専ら拡散バーナとして作動される場合には、廃ガ
ス内のNOx含有量は一点鎖線曲線DK相応して生じ、
一方専ら予混合バーナとして作動される場合廃ガス内の
NOx含有量は破線曲線■に相応i〜て生じる。その場
合SDおよびSVは拡散バーナないし予混合バーナがな
お捷た安定して燃焼する火炎安定限界を示している。
す1が専ら拡散バーナとして作動される場合には、廃ガ
ス内のNOx含有量は一点鎖線曲線DK相応して生じ、
一方専ら予混合バーナとして作動される場合廃ガス内の
NOx含有量は破線曲線■に相応i〜て生じる。その場
合SDおよびSVは拡散バーナないし予混合バーナがな
お捷た安定して燃焼する火炎安定限界を示している。
拡散バーナとしての作動並びに予混合バーナとLでの作
動時に廃ガス内のNOx含有量の最大値がφ−1の等側
止において生ずることが明らかである。
動時に廃ガス内のNOx含有量の最大値がφ−1の等側
止において生ずることが明らかである。
第2図に示しだガスタービン燃焼室の起動の際、ハイブ
リッドバーナ1は小さな部分負荷に達するまで専ら拡散
バーツーとして作動され、その場合この運転過程におけ
る廃ガス中のNOx含有量は曲線り上における点Aによ
って示さhでいる。その後ハイブリッドバーす1は拡散
バーナおよび同時に予混合バーナとして作動され、その
場合この運転過程中における廃ガスのNOx含有量は太
い実線曲線A、 −Bで示されている。この曲線A、
−13の最後に垂直に走る部分は拡散バーすの完全遮断
後における廃ガス内のNO含有量の低下を示している。
リッドバーナ1は小さな部分負荷に達するまで専ら拡散
バーツーとして作動され、その場合この運転過程におけ
る廃ガス中のNOx含有量は曲線り上における点Aによ
って示さhでいる。その後ハイブリッドバーす1は拡散
バーナおよび同時に予混合バーナとして作動され、その
場合この運転過程中における廃ガスのNOx含有量は太
い実線曲線A、 −Bで示されている。この曲線A、
−13の最後に垂直に走る部分は拡散バーすの完全遮断
後における廃ガス内のNO含有量の低下を示している。
これて相応して点Bは曲11 ■上において火炎安定限
界Syの上側に位置している。拡散バーナの遮断後ハイ
ブリッドバーナIは大きな負荷範囲において専ら予混合
バーナとして作動きれ、その場合この運転過程中におけ
る廃ガス内のNOx含有量は曲線Vの太い実線部分B−
Cで示されている。その場合点Cは限界負荷の際に到達
する廃ガス内のNo 含有量の最大値に相応し、しか
しこの最大値はなお許容No 限界Gの下側にあるこ
とが図から明らかである。この点Cけ、ハイブリッドバ
ーナ1の必要総数の規準となるガスタービン燃焼室の設
計点ともなっている。
界Syの上側に位置している。拡散バーナの遮断後ハイ
ブリッドバーナIは大きな負荷範囲において専ら予混合
バーナとして作動きれ、その場合この運転過程中におけ
る廃ガス内のNOx含有量は曲線Vの太い実線部分B−
Cで示されている。その場合点Cは限界負荷の際に到達
する廃ガス内のNo 含有量の最大値に相応し、しか
しこの最大値はなお許容No 限界Gの下側にあるこ
とが図から明らかである。この点Cけ、ハイブリッドバ
ーナ1の必要総数の規準となるガスタービン燃焼室の設
計点ともなっている。
第5図および第6図はガス状ないし液状の燃料で作動で
きるハイブリッドバーナの一部断面縦断面図および横断
面図を示している。全体を符号1′で示しだハイブリッ
ドバーナはベンチュリ状輪郭を有しているバーナケーン
ング10′を有している。
きるハイブリッドバーナの一部断面縦断面図および横断
面図を示している。全体を符号1′で示しだハイブリッ
ドバーナはベンチュリ状輪郭を有しているバーナケーン
ング10′を有している。
バーナケーノング10′によって形成された予混合室1
00′はその下流側端が図面に部分的だ示された火炎安
定器I Pで、およびその上流側端が旋回装(’fr
1.2′て境界づけられている。旋回装置12′はその
場合161時にガス状燃料の第1の主燃料ノズルを形成
し、その場合中空翼として形成きれた各羽根に複数の燃
料噴出孔120′が設けられている。
00′はその下流側端が図面に部分的だ示された火炎安
定器I Pで、およびその上流側端が旋回装(’fr
1.2′て境界づけられている。旋回装置12′はその
場合161時にガス状燃料の第1の主燃料ノズルを形成
し、その場合中空翼として形成きれた各羽根に複数の燃
料噴出孔120′が設けられている。
矢印Hf3”て示したガス状燃料の供給は、旋回装置1
2′の中空翼として形成された羽根がかぶせられている
燃料供給管14″を介して行なわれる。旋回装置L2’
VCF流方向((小さな間隔を隔てて液状燃料用の第2
の主燃料ノズル13′が配置され、この主燃料ノズル1
3′は同様に中空翼として形[戊きれた羽根を有1〜、
この羽根てはそれぞれ複数の燃料噴出孔130′が設け
られている。矢印T(、+3’で示しり液状燃料の燃料
噴出孔130′への供給は、燃料供給管14″の内部に
同心的疋配置されかつ中空翼として形成された第2の主
燃料ノズル13′の羽根がかふせられている燃料供給管
14′を介1−で行なわれる。
2′の中空翼として形成された羽根がかぶせられている
燃料供給管14″を介して行なわれる。旋回装置L2’
VCF流方向((小さな間隔を隔てて液状燃料用の第2
の主燃料ノズル13′が配置され、この主燃料ノズル1
3′は同様に中空翼として形[戊きれた羽根を有1〜、
この羽根てはそれぞれ複数の燃料噴出孔130′が設け
られている。矢印T(、+3’で示しり液状燃料の燃料
噴出孔130′への供給は、燃料供給管14″の内部に
同心的疋配置されかつ中空翼として形成された第2の主
燃料ノズル13′の羽根がかふせられている燃料供給管
14′を介1−で行なわれる。
火炎安定器11′の中央範囲には、ガス状燃料の第1の
パイロット燃料ノズル15“および液状燃料用の第2の
パイロット燃料ノズル15′が配置されている。矢印P
B“で示しだがス状燃料の第1のパイロット燃料ノズル
15″への供給は、燃料供給管14′の内部ておいてま
ず同心的如走り、次に予混合室100′の中央を走りか
つ軸方向に貫通している燃料供給管16“を介して行な
われる。矢印P13′で示した液状燃料の第2のパイロ
ット燃料ノズル15′への供給は、燃料供給管16“の
内部において同心的に配置された燃料供給管16′を介
して行なわれる。
パイロット燃料ノズル15“および液状燃料用の第2の
パイロット燃料ノズル15′が配置されている。矢印P
B“で示しだがス状燃料の第1のパイロット燃料ノズル
15″への供給は、燃料供給管14′の内部ておいてま
ず同心的如走り、次に予混合室100′の中央を走りか
つ軸方向に貫通している燃料供給管16“を介して行な
われる。矢印P13′で示した液状燃料の第2のパイロ
ット燃料ノズル15′への供給は、燃料供給管16“の
内部において同心的に配置された燃料供給管16′を介
して行なわれる。
4本の燃料供給管14″、 14′、16“、16′、
同時(〆ζ第1の主燃料ノズルとして形成された旋回装
置1.2′、第2の主燃料ノズル13′、第1のパイロ
ット燃料ノズル15″および第2のパイロット燃料ノズ
ル15′は一つの構造部品に1とめられ、この構造部品
は監視および点検を容易にするためにバーナケーシング
10′および火炎安定器11′から軸心方向に引き抜く
ことができる。
同時(〆ζ第1の主燃料ノズルとして形成された旋回装
置1.2′、第2の主燃料ノズル13′、第1のパイロ
ット燃料ノズル15″および第2のパイロット燃料ノズ
ル15′は一つの構造部品に1とめられ、この構造部品
は監視および点検を容易にするためにバーナケーシング
10′および火炎安定器11′から軸心方向に引き抜く
ことができる。
第6図の断mi図から各燃料供給管14”、14′。
1、6″、 l 6’の同心的な配置構造が明らかであ
る。
る。
さらに旋回装置12′の放射方向に向けられた羽根おJ
:び第2の主燃料ノズル13′の放射方向に向けらhだ
羽根が円周方向に見て互にずらして配置きれていること
がわかる。第2の主燃料ノズル13/がバーナケーシン
グ10’のベンチュ’) 状輪郭の最も狭い断面積の範
囲に付加的如配置されているので、旋回装置12′を介
して供給された燃焼用空気内において、燃料噴出孔13
0′から流出する液状燃料HB7の4¥に効果的な霧散
および気化が生ずる。
:び第2の主燃料ノズル13′の放射方向に向けらhだ
羽根が円周方向に見て互にずらして配置きれていること
がわかる。第2の主燃料ノズル13/がバーナケーシン
グ10’のベンチュ’) 状輪郭の最も狭い断面積の範
囲に付加的如配置されているので、旋回装置12′を介
して供給された燃焼用空気内において、燃料噴出孔13
0′から流出する液状燃料HB7の4¥に効果的な霧散
および気化が生ずる。
第5図および第6図に示しだハイブリッドバーナ1′の
運転方式は第1凶変よび第2図に示した/Sイブリッド
バーナ1の運転方式VC相応し、その場合液状燃料PB
’ 、1.l’i3’およびガス状燃料PB″と1−I
B” K対しそれぞれ燃料制御装置が設けられている。
運転方式は第1凶変よび第2図に示した/Sイブリッド
バーナ1の運転方式VC相応し、その場合液状燃料PB
’ 、1.l’i3’およびガス状燃料PB″と1−I
B” K対しそれぞれ燃料制御装置が設けられている。
ハイブリッドバーす1′が同時に液状およびガス燃料で
作動されるようにする場合fは、これらの両方の燃料側
脚装置は第3図に示した運転方式に相応して互に結合す
ることができる。
作動されるようにする場合fは、これらの両方の燃料側
脚装置は第3図に示した運転方式に相応して互に結合す
ることができる。
第1図は拡散バーすを組込んだ混合バーナからなるハイ
ブリッドバーナの概略断面図、第2図に複数のハイブリ
ッドバーナを持ったガスタービン燃焼室の概略構成図、
第3図はガスタービンの負荷と主燃料ノズルおよびパイ
ロット燃料ノズルに供給される燃料の総量および部分量
との関係を示す線図、第4図は廃ガス内のNOx含有量
と等側止との関係を示す線図、第5図は予混合・2−す
並びに拡散バーナがガス状ないし液状の燃料で作動され
るハイブリッドバーナの縦断面図、第6図はX′l!5
図におけるハイブリッドバーナのVt−Vt線にrrJ
う断面図である。 1:1′:ハイブリッドバーナ、 11;11’:火炎
安定器、 12;12’:旋回装置、 13;13’:
主燃料ノズル、 14;14’;14″ 燃料供給管
、15;15′;15“°パイロット燃料ノズル、 1
6;16’;16″:燃料供給管、 100;100’
:予混合室、 120:燃料噴射孔、 VL:燃焼用
空気、B RE 、旧<E/:燃料制御装置、 I)B
;PB’;1)J37/:燃料、 HB;HB’ :H
B〃 :燃料。
ブリッドバーナの概略断面図、第2図に複数のハイブリ
ッドバーナを持ったガスタービン燃焼室の概略構成図、
第3図はガスタービンの負荷と主燃料ノズルおよびパイ
ロット燃料ノズルに供給される燃料の総量および部分量
との関係を示す線図、第4図は廃ガス内のNOx含有量
と等側止との関係を示す線図、第5図は予混合・2−す
並びに拡散バーナがガス状ないし液状の燃料で作動され
るハイブリッドバーナの縦断面図、第6図はX′l!5
図におけるハイブリッドバーナのVt−Vt線にrrJ
う断面図である。 1:1′:ハイブリッドバーナ、 11;11’:火炎
安定器、 12;12’:旋回装置、 13;13’:
主燃料ノズル、 14;14’;14″ 燃料供給管
、15;15′;15“°パイロット燃料ノズル、 1
6;16’;16″:燃料供給管、 100;100’
:予混合室、 120:燃料噴射孔、 VL:燃焼用
空気、B RE 、旧<E/:燃料制御装置、 I)B
;PB’;1)J37/:燃料、 HB;HB’ :H
B〃 :燃料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)予混合バーナが下流側端に火炎安定器によって境界
づけられだ予混合室を有し、との予混合室に主燃料ノズ
ルおよび燃焼用空気の供給装置が開口し、拡散バーナが
火炎安定器の中央範囲に配置きれたパイロット燃料ノズ
ルを有し、燃料制御装置が主燃料ノズルおよびパイロッ
ト燃料ノズルに供給される燃料の総量および部分量をガ
スタービンの負荷に応じて、無負荷回転数あるいは小さ
な部分負荷如達するまでは専ら拡散バーナが作動され、
その後は拡散バーナおよび予混合バー力が共同して作動
はれるように制御するようなガスタービン燃焼室用の拡
散バーナを組込んだ予混合バーナにおいて、拡散バーナ
の作動に必要な全燃焼用空気(VL)が専ら予混合室(
ioo。 100’ )を介して供給され、燃料制御装置(BRE
、BRE’ )が供給される燃料(B)の総量(mQ)
および部分量f ”P 、 ”H)を大きな負荷範囲に
おいては専ら予混合バーナが作動されるように制御する
ことを特徴とするガスタービン燃焼室用の拡散バーナを
組込んだ予混合バーナ。 2)燃料制御装置(BRE;BRE’ )が無負荷回転
数あるいは小烙な部分負荷に達してからパイロット燃料
ノズル(15,15’、15″)に供給される燃料(P
B ; PB/ 、 PB″)の部分量(mp)を負荷
の増大につれて減少することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の予混合バーナ。 3)燃料制御装置(BRE’)が拡散バーナを組込んだ
別の予混合バーナに付属されている仁とを特徴とする特
許請求の範囲第1項捷たは第2項記載の予混合バーナ。 4)予混合バーナがガス状燃料(HB″)の第1の主燃
料ノズルおよび敵状燃料(HB’)の第2の主燃料ノズ
ル(13′)を有していることを特徴とする特許請求の
範囲第1項ないし第3項のいずれか如記載の予混合バー
す。 5)拡散バーナがガス状燃料(PI3″)の第1のパイ
ロット燃料ノズル(15″)および液状燃料(PB’
)の第2のパイロット燃料ノズル115’ )を有(7
ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第
4項のいずれかに記載の予混合バーナ。 6)パイロット燃料ノズル(15)への燃料供給管(1
6)が予混合室(100)を中央で軸方向に貫通してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第4項
のいずれかに記載の予混合バーリー。 7)第1のパイロット燃料ノズル(15”)および第2
のパイロット燃料ノズル(15’)への燃料供給管(1
6” 、 16’ )が予混合室(100’)を二重同
心管として中央て軸方向に貫通していることを特徴とす
る特許請求の範囲第5項記載の予混合バーナ。 8)両方の主燃料ノズル(13’)および両方のパイロ
7)燃料ノズル(15” 、 15’ )への燃料供給
管(14” 、14’ 、16″、16’ )が同心的
な管として形成ばれていることを特徴とする特許請求の
範囲第4項まだは第6項記載の予混台バーナ。 9)予混合室(100’ )に開口している燃焼用空気
の供給装置が旋回装置(12’)として形成されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第8項の
いずれかに記載の予混合バーナ。 10) 旋回装置(12’ )が同時に主燃料ノズル
として形成され、その場合中空翼として形成された羽根
にそれぞれ複数の燃料噴出孔(1,20’)が設けられ
ていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の予
混合バーナ。 11)予混合室(too ; too’ ) が上流
側端で収斂している部分を持ったベンチュリ状輪郭と下
流側に拡がっている部分とを有していることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項ないし第10項のいずれかに記
載の予混合バーナ。 12) 燃料供給管(44” 、 14’ 、 16
” 、 16’ )、両方の主燃料ノズル(13’)お
よび両方のパイロット燃料ノズル(15” 、 15′
)が、予混合室(ioo’ )から軸方向に引き抜ける
一つの部品として1とめられていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項ないt、@tt項のいずれかに記載
の予混合バーナ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3241162.6 | 1982-11-08 | ||
DE19823241162 DE3241162A1 (de) | 1982-11-08 | 1982-11-08 | Vormischbrenner mit integriertem diffusionsbrenner |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59101551A true JPS59101551A (ja) | 1984-06-12 |
JPH0159414B2 JPH0159414B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=6177557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58206859A Granted JPS59101551A (ja) | 1982-11-08 | 1983-11-02 | ガスタ−ビン燃焼室用の拡散バ−ナを組込んだ予混合バ−ナ |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4589260A (ja) |
EP (1) | EP0108361B1 (ja) |
JP (1) | JPS59101551A (ja) |
DE (2) | DE3241162A1 (ja) |
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JPH04283316A (ja) * | 1990-11-27 | 1992-10-08 | General Electric Co <Ge> | 拡散パイロット付き予混合ノズル及びガスタービン燃焼器 |
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