JPH0512621B2 - - Google Patents
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- JPH0512621B2 JPH0512621B2 JP61301668A JP30166886A JPH0512621B2 JP H0512621 B2 JPH0512621 B2 JP H0512621B2 JP 61301668 A JP61301668 A JP 61301668A JP 30166886 A JP30166886 A JP 30166886A JP H0512621 B2 JPH0512621 B2 JP H0512621B2
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- air
- flow rate
- combustion chamber
- combustion
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はガスタービンの２段燃焼器に係り、特
に大幅な低NOx化を達成出来、しかもCOや未燃
焼分などの発生を抑え、全運用負荷帯にわたり良
好な燃焼性能を得ることが出来る低NOx2段燃焼
器に関するものである。
に大幅な低NOx化を達成出来、しかもCOや未燃
焼分などの発生を抑え、全運用負荷帯にわたり良
好な燃焼性能を得ることが出来る低NOx2段燃焼
器に関するものである。
ガスタービンに関して、省エネルギ、高温、高
効率化が社会のニーズになつている。ガスタービ
ンでは排ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）
や一酸化炭素（CO）等の排出を抑える大気汚染
防止が厳しく言われ、従来形燃焼技術ではこれに
対処することは出来なくなつている。公知技術の
１例である特開昭61−52523号は、燃料を２系統
にした２段燃焼器とこれに空気制御を組合せた技
術による低NOx燃焼器によつて規制値を満すも
のである。ここに、NOxの規制値はガスタービ
ンの全運用負荷帯で適用されるものであり、広範
囲の燃焼条件で低NOx化を図ると同時に良好な
燃焼性能を維持し、かつ、信頼性の高いものでな
ければならない。一般的にガスタービンの負荷運
転は空気流量を略一定とし、燃料流量のみの増減
で負荷変化を行なわせる。例えば無負荷時や、２
段目の燃料切換時には、１段目燃料流量を減じる
ので、１段目燃料の供給量は定格時に比して約
１／４となる。従つて、燃焼状態は空気過剰とな
り、このため良好な燃焼が持続出来なくなつて、
未燃分の増大や、燃焼振動大となる等による信頼
性の低下が発生する。一方、定格時では、NOx
を低減する目的で低温度化燃焼を行わせるため、
燃焼域に過剰の空気を導入して燃料希薄状態の燃
焼を実現することが必要である。ところが前述し
た如く、低NOx化のため定格負荷時に低温度燃
焼を行わせると、低負荷時や２段目燃料切換時に
はいつそう空気過剰傾向となり、未燃焼成分の発
生要因や燃焼性能が低下する要因となる。このた
め高負荷時の低NOx化を図り、さらに低負荷時
の未燃焼分を抑制する技術として特開昭61−
52523号に示すように、２段目燃料投入時には１，
２段目へ流入する空気量を減ずる空気制御機構を
備え、低負荷時および２段目燃料切換時における
燃焼性の低下を防止している。しかしながら、低
負荷時に１，２段へ流入する空気流量を減ずるた
め流入空気孔を制御する上述の公知技術に係る方
法では２段目燃料切換時に、１段目の空気流量は
53→40％に絞り込まれ、２段目の空気流量は28→
10％に絞り込まれる…というように、全体として
の空気流量は81→50％に減じられる。このように
約30％近くの空気量が減じられ、減少された空気
は１，２段目以外の空気開口部から流入すること
になる。このようにして全体の空気開口部断面積
が約30％減じられることに相当するところから燃
焼器への流入速度が約1.3倍と増加するため燃焼
器内部への空気貫通距離のパターンが変化し燃焼
状態が変化するため、燃焼の偏りや燃焼器壁の局
部加熱等の不具合いが発生する。さらには空気開
口面積を絞つたことにより、燃焼器内外の圧力差
は1.7倍に増加する。このため燃焼器へ空気の流
入外圧力による圧縮力が掛かることにより、燃焼
器の局部加熱部への圧縮力の作用等が重畳し、燃
焼器が座屈する等の破損、焼損が発生するという
不具合があり、寿命、信頼性に欠点を有する。又
第１段目の空気量を減ずるため第１段目で発生す
るNOxが増加するという欠点も有する。
効率化が社会のニーズになつている。ガスタービ
ンでは排ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）
や一酸化炭素（CO）等の排出を抑える大気汚染
防止が厳しく言われ、従来形燃焼技術ではこれに
対処することは出来なくなつている。公知技術の
１例である特開昭61−52523号は、燃料を２系統
にした２段燃焼器とこれに空気制御を組合せた技
術による低NOx燃焼器によつて規制値を満すも
のである。ここに、NOxの規制値はガスタービ
ンの全運用負荷帯で適用されるものであり、広範
囲の燃焼条件で低NOx化を図ると同時に良好な
燃焼性能を維持し、かつ、信頼性の高いものでな
ければならない。一般的にガスタービンの負荷運
転は空気流量を略一定とし、燃料流量のみの増減
で負荷変化を行なわせる。例えば無負荷時や、２
段目の燃料切換時には、１段目燃料流量を減じる
ので、１段目燃料の供給量は定格時に比して約
１／４となる。従つて、燃焼状態は空気過剰とな
り、このため良好な燃焼が持続出来なくなつて、
未燃分の増大や、燃焼振動大となる等による信頼
性の低下が発生する。一方、定格時では、NOx
を低減する目的で低温度化燃焼を行わせるため、
燃焼域に過剰の空気を導入して燃料希薄状態の燃
焼を実現することが必要である。ところが前述し
た如く、低NOx化のため定格負荷時に低温度燃
焼を行わせると、低負荷時や２段目燃料切換時に
はいつそう空気過剰傾向となり、未燃焼成分の発
生要因や燃焼性能が低下する要因となる。このた
め高負荷時の低NOx化を図り、さらに低負荷時
の未燃焼分を抑制する技術として特開昭61−
52523号に示すように、２段目燃料投入時には１，
２段目へ流入する空気量を減ずる空気制御機構を
備え、低負荷時および２段目燃料切換時における
燃焼性の低下を防止している。しかしながら、低
負荷時に１，２段へ流入する空気流量を減ずるた
め流入空気孔を制御する上述の公知技術に係る方
法では２段目燃料切換時に、１段目の空気流量は
53→40％に絞り込まれ、２段目の空気流量は28→
10％に絞り込まれる…というように、全体として
の空気流量は81→50％に減じられる。このように
約30％近くの空気量が減じられ、減少された空気
は１，２段目以外の空気開口部から流入すること
になる。このようにして全体の空気開口部断面積
が約30％減じられることに相当するところから燃
焼器への流入速度が約1.3倍と増加するため燃焼
器内部への空気貫通距離のパターンが変化し燃焼
状態が変化するため、燃焼の偏りや燃焼器壁の局
部加熱等の不具合いが発生する。さらには空気開
口面積を絞つたことにより、燃焼器内外の圧力差
は1.7倍に増加する。このため燃焼器へ空気の流
入外圧力による圧縮力が掛かることにより、燃焼
器の局部加熱部への圧縮力の作用等が重畳し、燃
焼器が座屈する等の破損、焼損が発生するという
不具合があり、寿命、信頼性に欠点を有する。又
第１段目の空気量を減ずるため第１段目で発生す
るNOxが増加するという欠点も有する。
上記公知の従来技術においては、１，２段目へ
流入する空気量を減少させ、低負荷および２段目
への燃料供給時に発生するCOやHC等の未燃焼成
分を抑える効果が有るが、空気を制御したために
燃焼器内外に生ずる圧力差が大きくなることに関
する配慮が為されておらず、圧力差が大となるこ
とに起因する燃焼器信頼性（寿命）の低下やガス
タービンの効率低下といつた問題があつた。
流入する空気量を減少させ、低負荷および２段目
への燃料供給時に発生するCOやHC等の未燃焼成
分を抑える効果が有るが、空気を制御したために
燃焼器内外に生ずる圧力差が大きくなることに関
する配慮が為されておらず、圧力差が大となるこ
とに起因する燃焼器信頼性（寿命）の低下やガス
タービンの効率低下といつた問題があつた。
本発明は上述の問題を解決するために為された
ものであつて、１段目燃焼室や燃焼状態に影響を
与えることなく２段目燃焼室の燃焼状態を制御し
て、燃焼器構成部材に過大な差圧を与える虞れ無
く、NOxやCOの発生量を抑制し得る２段燃焼器
の構造を提供することを目的とする。
ものであつて、１段目燃焼室や燃焼状態に影響を
与えることなく２段目燃焼室の燃焼状態を制御し
て、燃焼器構成部材に過大な差圧を与える虞れ無
く、NOxやCOの発生量を抑制し得る２段燃焼器
の構造を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために創作した本発明に
係るガスタービン用の２段形燃焼器の構造は、(a)
燃焼器の上流側に、１段目燃料ノズルと空気供給
路とを供えた１段目燃焼室を設け、(b)上記１段目
燃焼室の下流側に、２段目燃料ノズル、及び該２
段目燃料ノズルの噴霧した燃料と予混合させる為
の２段目燃焼用空気の流路を設け、(c)上記２段目
燃焼用空気の供給量を調節する手段を設けた構造
の２段燃焼形のガスタービン燃焼器に適用され、
上記１段目燃焼室の燃焼用空気と２段目燃焼室の
燃焼用空気の合計である１，２段目用空気２１の
中の一定流量を１段目燃焼室の燃焼用空気２４と
して１段目燃焼室へ導く流路を設け、上記１，２
段目用空気２１の流量から上記１段目用空気２４
の流量を差し引いた一定流量の内の任意流量を２
段目燃焼室の燃焼用空気として予混合部１７に供
給するための空気流量調節手段を設け、 上記空気流量調節手段で流量を制限された残余
の空気を、予混合部をバイパスさせて２段目燃焼
室に導くバイパス流路２０を、予混合部１７の外
周側に設けて、１段目用空気の流量を一定に保ち
つつ、２段目燃焼室の予混合部に供給する空気流
量を任意に調節し得るように構成したものであ
る。
係るガスタービン用の２段形燃焼器の構造は、(a)
燃焼器の上流側に、１段目燃料ノズルと空気供給
路とを供えた１段目燃焼室を設け、(b)上記１段目
燃焼室の下流側に、２段目燃料ノズル、及び該２
段目燃料ノズルの噴霧した燃料と予混合させる為
の２段目燃焼用空気の流路を設け、(c)上記２段目
燃焼用空気の供給量を調節する手段を設けた構造
の２段燃焼形のガスタービン燃焼器に適用され、
上記１段目燃焼室の燃焼用空気と２段目燃焼室の
燃焼用空気の合計である１，２段目用空気２１の
中の一定流量を１段目燃焼室の燃焼用空気２４と
して１段目燃焼室へ導く流路を設け、上記１，２
段目用空気２１の流量から上記１段目用空気２４
の流量を差し引いた一定流量の内の任意流量を２
段目燃焼室の燃焼用空気として予混合部１７に供
給するための空気流量調節手段を設け、 上記空気流量調節手段で流量を制限された残余
の空気を、予混合部をバイパスさせて２段目燃焼
室に導くバイパス流路２０を、予混合部１７の外
周側に設けて、１段目用空気の流量を一定に保ち
つつ、２段目燃焼室の予混合部に供給する空気流
量を任意に調節し得るように構成したものであ
る。
上述の構成によれば、２段目燃焼用空気（２段
目燃料ノズル用の１次空気）を絞つた場合、残余
の空気はバイパス流路を通して２段目燃焼室内に
（２次空気として）供給することが出来るので、
２段目燃焼用空気を絞つても燃焼器ライナに掛か
る差圧を軽減し得る。従つて、差圧による燃焼器
信頼性低下の虞れなく、１段目燃焼用空気流量、
２段目燃焼用空気流量を制御して、有毒排気成分
の減少と効率上昇とを目的とする燃焼制御を行う
ことが出来る。
目燃料ノズル用の１次空気）を絞つた場合、残余
の空気はバイパス流路を通して２段目燃焼室内に
（２次空気として）供給することが出来るので、
２段目燃焼用空気を絞つても燃焼器ライナに掛か
る差圧を軽減し得る。従つて、差圧による燃焼器
信頼性低下の虞れなく、１段目燃焼用空気流量、
２段目燃焼用空気流量を制御して、有毒排気成分
の減少と効率上昇とを目的とする燃焼制御を行う
ことが出来る。
次に、本発明の１実施例の構成を第１図及び第
２図について説明する。
２図について説明する。
第１図は本実施例の断面図、第２図はその要部
拡大断面図である。
拡大断面図である。
ガスタービンは圧縮機１、タービン２、燃焼器
３などによつて構成され、圧縮機１で圧縮された
空気１ａはケーシング４内を通つて燃焼器に導か
れる。燃焼器３は外筒５ａ，５ｂ、ライナ６ａ，
６ｂおよび内筒７と、これに１，２段目燃料８，
９を供給する燃料ノズル１０，１１が装備されて
いる。第１段目燃焼室１２はライナ６ａと円筒７
との環状空間部によつて形成されている。
３などによつて構成され、圧縮機１で圧縮された
空気１ａはケーシング４内を通つて燃焼器に導か
れる。燃焼器３は外筒５ａ，５ｂ、ライナ６ａ，
６ｂおよび内筒７と、これに１，２段目燃料８，
９を供給する燃料ノズル１０，１１が装備されて
いる。第１段目燃焼室１２はライナ６ａと円筒７
との環状空間部によつて形成されている。
第２段目燃焼室１３は第１段目燃焼室１２より
も直径が大きいライナ６ｂ内部である。１段目燃
焼室１２には複数個、複数列の空気口が開口し、
さらに壁面冷却用の空気孔（いずれも図示せず）
が開口している。又、内筒７にも壁面冷却用空気
孔が多数開口する。第１段目燃焼室１２と第２段
目燃焼室１３との接続部には２段目燃料９を供給
する燃料ノズル１１が空気通路内に取付られ、２
段目空気中に燃料を噴出する。（この部分の詳細
な構成は第２図について後述する。）このように
空気通路部１６が第２段目空気と２段目燃料との
予混合部となり予混合した燃料ガス１７が第２段
目燃焼室１３へ導かれ、第１段目燃焼室１２で形
成された火炎を着火源として第２次予混合燃焼火
炎を形成する。第１段目燃料への着火は、図示し
ていないが、スパーク方式の点火栓によつて行
い、火炎検知器によつて着火を確認するようにな
つている。ガスタービンの着火から順次に負荷上
昇したとき、約20％負荷時までは第１段目燃焼の
みで運転し、さらに高負荷側になると第２段目の
燃料を供給し、第１、２段燃焼を行なわせるもの
である。第２段目の燃焼は前述の如く、２段目燃
料９と空気との予混合燃焼であるため可燃焼範囲
内で定められる燃料と空気との混合割合いが存在
し、燃料割合いが小さいと不安定燃焼やCOなど
を発生する下限界がある。逆に燃料割合いが濃い
とNOxが発生する上限界がある。このため常に
最適な混合割合いになるように、燃料に比例して
空気量を加減することが必要である。これを実現
するため第２段目空気入口部２２を覆うスライド
リング１８を内装し、これを軸方向に動かすこと
によつて上記の空気入口部２２の実効面積を変化
させ、第２段目空気量の増減を図る。この増減は
第２段目燃料供給量とある一定比率になるように
調節できる構成（図示せず）になつている。そし
て第２段目の空気通路の外周側に第２段目燃焼室
１３に開口するバイパス空気通路２０を配置す
る。
も直径が大きいライナ６ｂ内部である。１段目燃
焼室１２には複数個、複数列の空気口が開口し、
さらに壁面冷却用の空気孔（いずれも図示せず）
が開口している。又、内筒７にも壁面冷却用空気
孔が多数開口する。第１段目燃焼室１２と第２段
目燃焼室１３との接続部には２段目燃料９を供給
する燃料ノズル１１が空気通路内に取付られ、２
段目空気中に燃料を噴出する。（この部分の詳細
な構成は第２図について後述する。）このように
空気通路部１６が第２段目空気と２段目燃料との
予混合部となり予混合した燃料ガス１７が第２段
目燃焼室１３へ導かれ、第１段目燃焼室１２で形
成された火炎を着火源として第２次予混合燃焼火
炎を形成する。第１段目燃料への着火は、図示し
ていないが、スパーク方式の点火栓によつて行
い、火炎検知器によつて着火を確認するようにな
つている。ガスタービンの着火から順次に負荷上
昇したとき、約20％負荷時までは第１段目燃焼の
みで運転し、さらに高負荷側になると第２段目の
燃料を供給し、第１、２段燃焼を行なわせるもの
である。第２段目の燃焼は前述の如く、２段目燃
料９と空気との予混合燃焼であるため可燃焼範囲
内で定められる燃料と空気との混合割合いが存在
し、燃料割合いが小さいと不安定燃焼やCOなど
を発生する下限界がある。逆に燃料割合いが濃い
とNOxが発生する上限界がある。このため常に
最適な混合割合いになるように、燃料に比例して
空気量を加減することが必要である。これを実現
するため第２段目空気入口部２２を覆うスライド
リング１８を内装し、これを軸方向に動かすこと
によつて上記の空気入口部２２の実効面積を変化
させ、第２段目空気量の増減を図る。この増減は
第２段目燃料供給量とある一定比率になるように
調節できる構成（図示せず）になつている。そし
て第２段目の空気通路の外周側に第２段目燃焼室
１３に開口するバイパス空気通路２０を配置す
る。
前記のスライドリング１８は、２段目燃焼用空
気通路１６の空気流量を制御するとともに、バイ
パス空気通路２０の空気流量を制御する。これに
より、２段目燃焼用空気流量とバイパス空気流量
とは連繋して制御される。
気通路１６の空気流量を制御するとともに、バイ
パス空気通路２０の空気流量を制御する。これに
より、２段目燃焼用空気流量とバイパス空気流量
とは連繋して制御される。
第２図に第２段目空気通路１６およびバイパス
部２０の詳細を示す。１，２段目への空気２１は
スライドリング１８、２段目空気入口部２２を通
過する空気２３と、第１段目燃焼室１２（第１図
参照）へ供給する空気２４とに分かれる。第２段
目の空気２３は２段目空気通路１６を通る間に第
２段目燃料ノズル１１の先端に開口した複数個の
燃料噴出口２５から燃料を噴霧される。そして燃
料と空気との予混合部１７を通過し、第２段燃焼
室へと導かれる。第２段目燃焼投入時（少流量
時）では空気流量２３も少量に抑えることが必要
であるためスライドリング１８は図中内側へ移動
し、入口面積を小とすることによつて空気流量を
抑える。上記スライドリング１８の左方への移動
に伴つて、バイパス２０の空気流入口の実効面積
が増大する。この為第２段目空気通路入口２２の
実効面積を減少して空気流量を小とした分に見合
うだけの空気２６を、バイパス通路２０から第２
段燃焼室１３へ導くようになつている。
部２０の詳細を示す。１，２段目への空気２１は
スライドリング１８、２段目空気入口部２２を通
過する空気２３と、第１段目燃焼室１２（第１図
参照）へ供給する空気２４とに分かれる。第２段
目の空気２３は２段目空気通路１６を通る間に第
２段目燃料ノズル１１の先端に開口した複数個の
燃料噴出口２５から燃料を噴霧される。そして燃
料と空気との予混合部１７を通過し、第２段燃焼
室へと導かれる。第２段目燃焼投入時（少流量
時）では空気流量２３も少量に抑えることが必要
であるためスライドリング１８は図中内側へ移動
し、入口面積を小とすることによつて空気流量を
抑える。上記スライドリング１８の左方への移動
に伴つて、バイパス２０の空気流入口の実効面積
が増大する。この為第２段目空気通路入口２２の
実効面積を減少して空気流量を小とした分に見合
うだけの空気２６を、バイパス通路２０から第２
段燃焼室１３へ導くようになつている。
上述のようにしてバイパス２０の空気流量を変
化させても、第１図に示した空気孔３１の開口面
積は変化せず、２段目燃焼室１３の出口部の燃焼
状態が変化しない。
化させても、第１図に示した空気孔３１の開口面
積は変化せず、２段目燃焼室１３の出口部の燃焼
状態が変化しない。
第３図は、前記スライドリング１８のストロー
クと、１段目空気量A1・２段目空気量A2との関
係を示す図表である。
クと、１段目空気量A1・２段目空気量A2との関
係を示す図表である。
２段目空気量A2は、従来例も本実施例も同じ
カーブA2を描く。
カーブA2を描く。
従来例の１段目空気量A1′は鎖線の如くであり、
本例の１段目空気量A1破線の如くになる。第２
段目燃料切換時はA2量を抑えると共に第２段目
燃料（F2と略す）を抑えて、空気過剰率（λ2と
略す）（ここで空気過剰率λ2は、燃焼時の空気流
量と理論燃焼空気量との比である）を1.3〜1.7に
抑えた空気制御を行うため、本例においてはスラ
イドリングを閉方向に移動させてA2量の減少を
図り、負荷上昇と共にA2、F2の上昇を行う。
本例の１段目空気量A1破線の如くになる。第２
段目燃料切換時はA2量を抑えると共に第２段目
燃料（F2と略す）を抑えて、空気過剰率（λ2と
略す）（ここで空気過剰率λ2は、燃焼時の空気流
量と理論燃焼空気量との比である）を1.3〜1.7に
抑えた空気制御を行うため、本例においてはスラ
イドリングを閉方向に移動させてA2量の減少を
図り、負荷上昇と共にA2、F2の上昇を行う。
第４図に示すように、従来例ではA1′，A2以外
の冷却、希釈空気A3′は約30％程度多くなる。し
かし、本実施例ではA2量の変化に拘らず常に一
定な第１段目燃焼を行うことが出来ると共にA1
量の減少が無いためライナ５ａおよび内筒７の冷
却用空気の減少がない。このためメタル温度が高
くなるという欠点を補うことが出来る。さらに
A3量が常に一定であり、スライドリング開閉に
よる影響はバイパス空気量の変化で吸収出来るた
め常に安定な燃焼を持続することが出来る。
の冷却、希釈空気A3′は約30％程度多くなる。し
かし、本実施例ではA2量の変化に拘らず常に一
定な第１段目燃焼を行うことが出来ると共にA1
量の減少が無いためライナ５ａおよび内筒７の冷
却用空気の減少がない。このためメタル温度が高
くなるという欠点を補うことが出来る。さらに
A3量が常に一定であり、スライドリング開閉に
よる影響はバイパス空気量の変化で吸収出来るた
め常に安定な燃焼を持続することが出来る。
第５図に第１段目燃焼と第２段目燃焼の負荷変
動による変化の様子を示す。第１段目、第２段目
燃焼共にF2量の上限はNOx制限によつて規制さ
れ、下限はCO制限によつて規制される。本実施
例の第１段目および第２段目燃焼はNOx限界CO
限界共に満足している。従来例においては第１段
目燃焼に見られるようにA1量が少くなるために
25％負荷近傍でNOxが限界値を越えるような傾
向を示す。本実施例ではこのようにNOxが発生
する傾向はなく全負荷帯にわたり安定かつNOx，
COの発生を抑えた燃焼を持続することが出来る。
第６図に示すように全負荷帯でNOx制限値を満
足することが出来ると共にCOの発生を抑えるこ
とが出来る。
動による変化の様子を示す。第１段目、第２段目
燃焼共にF2量の上限はNOx制限によつて規制さ
れ、下限はCO制限によつて規制される。本実施
例の第１段目および第２段目燃焼はNOx限界CO
限界共に満足している。従来例においては第１段
目燃焼に見られるようにA1量が少くなるために
25％負荷近傍でNOxが限界値を越えるような傾
向を示す。本実施例ではこのようにNOxが発生
する傾向はなく全負荷帯にわたり安定かつNOx，
COの発生を抑えた燃焼を持続することが出来る。
第６図に示すように全負荷帯でNOx制限値を満
足することが出来ると共にCOの発生を抑えるこ
とが出来る。
第７図に他の効果として圧力損失に及ぼすA2
量変化の影響を示す。25％負荷近傍における従来
例ではA1A2量を減少する操作を行うため圧力損
失は空気開口面積が約30％低減することに起因し
て、圧力損失は急激に上昇するが本実施例では
A2空気量の減少分はバイパス空気量を増加する
ことで対処するため、A2量の変化に拘らず圧力
損失増加は無い。このことは燃焼器の外側に掛る
圧縮力の上昇が無いことも意味しており、燃焼時
に燃焼器のメタル温度が500〜700℃に加熱されて
材料強度が低下することを勘案すると、その実用
的効果は非常に大きい。一方、圧力損失の増加は
特に圧縮機の出力増やタービン出力低下に直接結
びつくのであり、タービン効率に関連するもので
あるため、この圧力損失が低いほど効率が向上す
る。この点からみて圧力損失の上昇を抑える効果
を有する本実施例によればタービン効率の低下が
なく、かつ、圧縮機やタービンに与えるダメージ
も少く抑えることが出来るという利点を持つ。
量変化の影響を示す。25％負荷近傍における従来
例ではA1A2量を減少する操作を行うため圧力損
失は空気開口面積が約30％低減することに起因し
て、圧力損失は急激に上昇するが本実施例では
A2空気量の減少分はバイパス空気量を増加する
ことで対処するため、A2量の変化に拘らず圧力
損失増加は無い。このことは燃焼器の外側に掛る
圧縮力の上昇が無いことも意味しており、燃焼時
に燃焼器のメタル温度が500〜700℃に加熱されて
材料強度が低下することを勘案すると、その実用
的効果は非常に大きい。一方、圧力損失の増加は
特に圧縮機の出力増やタービン出力低下に直接結
びつくのであり、タービン効率に関連するもので
あるため、この圧力損失が低いほど効率が向上す
る。この点からみて圧力損失の上昇を抑える効果
を有する本実施例によればタービン効率の低下が
なく、かつ、圧縮機やタービンに与えるダメージ
も少く抑えることが出来るという利点を持つ。
第８図にバイパス空気の流出が第２段目燃焼に
及ぼす影響を抑えるように改良した実施例を示
す。
及ぼす影響を抑えるように改良した実施例を示
す。
バイパス空気通路２０からの空気２６は第２段
目の燃焼火炎に近接するところから噴出するため
第２段目火炎２８を冷却するという問題がある。
これを防ぐためには、バイパス空気が噴出する位
置を第２段目後側に移せば良い。これによりさら
に第２段目火炎の燃焼性能を向上する効果を発揮
する。このため、本実施例は第２段目燃焼室１３
に突出した筒状の仕切板２９を設けたものであ
る。本例においては、第２段目燃焼室１３のライ
ナ５ｂ内壁面に沿うようにバイパス空気が流れる
ため第２段目燃焼室メタル温度を低減する効果を
生じると共に、第２段目火炎に接する仕切板はバ
イパス空気２６による熱伝達により充分冷却され
る。この仕切板２９にさらにセラミツクスコーテ
イングなどを施すことにより、より信頼性の高い
ものになる。
目の燃焼火炎に近接するところから噴出するため
第２段目火炎２８を冷却するという問題がある。
これを防ぐためには、バイパス空気が噴出する位
置を第２段目後側に移せば良い。これによりさら
に第２段目火炎の燃焼性能を向上する効果を発揮
する。このため、本実施例は第２段目燃焼室１３
に突出した筒状の仕切板２９を設けたものであ
る。本例においては、第２段目燃焼室１３のライ
ナ５ｂ内壁面に沿うようにバイパス空気が流れる
ため第２段目燃焼室メタル温度を低減する効果を
生じると共に、第２段目火炎に接する仕切板はバ
イパス空気２６による熱伝達により充分冷却され
る。この仕切板２９にさらにセラミツクスコーテ
イングなどを施すことにより、より信頼性の高い
ものになる。
本発明によれば第２段目空気を減少させてもこ
の影響を他に及ぼさないように空気流量変化分に
見合う流量をバイパス通路に導き得るため、第１
段目燃焼の変化への影響をなくすことが出来ると
いう効果があると共にガスタービンの全負荷帯に
わたりNOx，COの発生を抑えることが出来る。
さらに、急激な流量変化が無いため圧縮機やター
ビン等に及ぼす悪影響もなく良好なガスタービン
の運転が出来る。特に２段目燃焼用空気流量を調
節しても１段目燃焼用空気流量を一定に保ち得る
ので、圧力差の増大に因る構成部材の破損を防止
し得る。
の影響を他に及ぼさないように空気流量変化分に
見合う流量をバイパス通路に導き得るため、第１
段目燃焼の変化への影響をなくすことが出来ると
いう効果があると共にガスタービンの全負荷帯に
わたりNOx，COの発生を抑えることが出来る。
さらに、急激な流量変化が無いため圧縮機やター
ビン等に及ぼす悪影響もなく良好なガスタービン
の運転が出来る。特に２段目燃焼用空気流量を調
節しても１段目燃焼用空気流量を一定に保ち得る
ので、圧力差の増大に因る構成部材の破損を防止
し得る。
第１図は本発明の１実施例を示す断面図であ
る。第２図は上記実施例の部分詳細図である。第
３図はスライドリング開閉によるA1A2変化を示
す図表、第４図は同じくA3量の変化を示す図表
である。第５図は前記実施例における燃焼状態の
変化を説明するための図表、第６図は同じく排ガ
ス成分を示す図表、第７図は圧力損失の説明図表
である。第８図は前記と異なる実施例の断面図で
ある。 １２…第１段目燃焼室、１３…第２段目燃焼
室、１６…第２段目空気通路、２０…バイパス空
気通路、１７…スライドリング、２３…第２段目
空気、２４…第１段目空気。
る。第２図は上記実施例の部分詳細図である。第
３図はスライドリング開閉によるA1A2変化を示
す図表、第４図は同じくA3量の変化を示す図表
である。第５図は前記実施例における燃焼状態の
変化を説明するための図表、第６図は同じく排ガ
ス成分を示す図表、第７図は圧力損失の説明図表
である。第８図は前記と異なる実施例の断面図で
ある。 １２…第１段目燃焼室、１３…第２段目燃焼
室、１６…第２段目空気通路、２０…バイパス空
気通路、１７…スライドリング、２３…第２段目
空気、２４…第１段目空気。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a)燃焼器の上流側に、１段目燃料ノズルと空
気供給路とを供えた１段目燃焼室を設け、(b)上記
１段目燃焼室の下流側に、２段目燃料ノズル、及
び該２段目燃料ノズルの噴霧した燃料と予混合さ
せる為の２段目燃焼用空気の流路を設け、(c)上記
２段目燃焼用空気の供給量を調節する手段を設け
た構造の２段燃焼形ガスタービン燃焼器におい
て、 上記１段目燃焼室の燃焼用空気と２段目燃焼室
の燃焼用空気の合計である１，２段目用空気２１
の中の一定流量を１段目燃焼室の燃焼用空気２４
として１段目燃焼室へ導く流路を設け、上記１，
２段目用空気２１の流量から上記１段目用空気２
４の流量を差し引いた一定流量の内の任意流量を
２段目燃焼室の燃焼用空気として予混合部１７に
供給するための空気流量調節手段を設け、 上記空気流量調節手段で流量を制限された残余
の空気を、予混合部をバイパスさせて２段目燃焼
室に導くバイパス流路２０を、予混合部１７の外
周側に設けて、１段目用空気の流量を一定に保ち
つつ、２段目燃焼室の予混合部に供給する空気流
量を任意に調節し得るように構成したことを特徴
とする２段燃焼器構造。 ２ 前記のバイパス流路は、バイパス空気流量の
調節手段を設けたものとして、かつ、該バイパス
空気流量調節手段と、前記２段目燃焼用空気供給
量調節手段とを相互に連動せしめたことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の２段燃焼器構
造。 ３ 前記２段燃焼用空気供給量調節手段は、２段
目燃焼用空気の流量を、全体空気流量の10〜35％
の範囲内で変化せしめるものであり、かつ、前記
バイパス空気流量調節手段は、バイパス空気流量
を全体空気流量の０〜25％の範囲内で変化せしめ
るものであることを特徴とする特許請求の範囲第
２項に記載の２段燃焼器構造。 ４ 前記のバイパス空気流路は、前記２段目燃料
ノズルの噴霧燃料によつて形成される予混合燃焼
火炎形成区域との間に仕切壁を設けたものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は同第
２項に記載の２段燃焼器構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30166886A JPS63156925A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | ２段燃焼器構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30166886A JPS63156925A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | ２段燃焼器構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63156925A JPS63156925A (ja) | 1988-06-30 |
| JPH0512621B2 true JPH0512621B2 (ja) | 1993-02-18 |
Family
ID=17899689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30166886A Granted JPS63156925A (ja) | 1986-12-19 | 1986-12-19 | ２段燃焼器構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63156925A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2865684B2 (ja) * | 1989-01-06 | 1999-03-08 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン燃焼器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60240833A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-11-29 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼方法及びガスタ−ビン燃焼器 |
-
1986
- 1986-12-19 JP JP30166886A patent/JPS63156925A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63156925A (ja) | 1988-06-30 |
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