JPH0512626Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案はガスタービン用燃焼器の改良に関し、
燃料器内に供給する空気量の制御弁に可動部分が
全くなく、円滑に作動する渦型流量制御弁を使用
したガスタービン燃焼器を提供するものである。

〔従来技術〕

タービンで駆動される圧縮機で圧縮された高
温、高圧の燃焼用空気を燃焼器の内筒で頂部より
供給するように構成されている。

この燃焼器の頂部にはパイロツト燃料噴射ノズ
ル又はメイン燃料噴射ノズル、燃焼用空気の流量
を制御する弁、スワラー等が設けられており、噴
射される燃料の量に応じて燃焼用空気の流量を制
御するようになつている。そして燃焼器によつて
得られた高温、高圧のガスは燃焼器の終端に設け
られている尾筒を経由してタービン部に供給され
る。

ガスタービンは出力に応じて燃焼室内に噴射す
る燃料の量が制御され、その燃料の量に合わせて
燃焼用空気の供給量を制御しているが、この燃焼
用空気量を制御する弁としては、一般に機械式の
弁、例えばバタフライ式の弁が使用されている。
この弁は機械的な可動部分で構成され、この可動
部分が高温、高圧の燃焼用空気に接触するために
長期の使用中にその動きに円滑さを欠くことが多
く、そのためにしばしば点検し調整が必要であつ
た。

燃焼器に供給する空気の量を正確に制御できな
い場合は、当然のことながら空気の適切な流量配
分が困難となり、NOxを含む燃焼ガスを発生し、
また、燃焼効率も低下すると云う問題がある。

〔考案の目的〕

本考案は、前記従来のガスタービンの燃焼用空
気の流量を制御する弁を改良したガスタービン用
燃料器を提供するものであつて、その目的とする
ところは、高温高圧の雰囲気中においても確実
に、かつ長期間にわたつて燃焼用空気の空気量を
正確に制御できるガスタービン用燃焼器を提供す
ることにある。

〔考案の概要〕

上記目的を達成する本考案のガスタービン用燃
焼器は、燃焼器の内筒頂部に、中空円筒状本体
と、該本体の接線方向に配設させた制御口と、該
制御口の近傍で、かつ本体の半径方向に配設させ
た空気流入口と、前記本体の底部中央に配設させ
た流出口とから成る渦型流量制御弁を設けると共
に、該渦型流量制御弁の制御口に供給する高圧蒸
気の流量を排ガス温度に基づいて制御するように
したことを特徴とする。

即ち、燃焼用空気の流量配分を自動制御する弁
として渦型流量制御弁を使用したものであるが、
この渦型流量制御弁７は、第４図及び第５図に示
すように、中空円筒状本体１の側面に、その接線
方向に制御用流体の供給口である制御口２を、こ
の制御口２の前方であつて、かつ本体１の半径方
向に被制御流体である燃焼用空気ａの流入口３
を、本体１の底部１ｂの中央部に前記燃焼用空気
ａの流出口４をそれぞれ設けたものであり、一種
のサイクロンのような形状をしている。なお、１
ａは本体１の蓋部である。

第４図は制御流体を供給しない状態を示してお
り、流入口３より本体１内に供給された燃焼用空
気ａは抵抗を殆ど受けることなく流出口４より排
出され、燃焼器の内筒内に供給される。

第５図に示すように制御流体として例えば高圧
蒸気ｓなどを制御口２より本体１内に壁面に沿つ
て供給すると、高圧蒸気ｓは燃焼用空気ａを同伴
しながら本体１内で旋回流ｖとなり、流出口４よ
り排出される。

前記のように流入口３より本体１内に供給され
た空気ａは高圧蒸気ｓに同伴されて旋回して強制
的に流路が変更されるが、この旋回流ｖにより圧
力損失が増大して一種の可変絞り機能を発揮する
ことになる。即ち、制御口２より流入する高圧蒸
気ｓの圧力および流量が増加すれば本体１内にお
ける旋回流ｖの強度が大きくなり、それに応じて
圧力損失が増加するので燃焼用空気ａが流出口４
から流出する量が減少する。

前記のように、渦型流量制御弁７においては制
御口２より制御流体である高圧蒸気ｓを流入させ
ながらこの高圧蒸気ｓの圧力および流量を制御す
ることによつて燃焼用空気ａの流量を連続的に制
御することができる。

この渦型流量制御弁７は、前記のように可動部
分が全くなく、制御流体である高圧蒸気ｓの供給
圧力および流量だけ制御すれば良いので、故障や
調整不良が生じなく、被制御流体である燃焼用空
気ａの流量を正確に制御することが可能である。

〔実施例〕 次に図面を参照して本考案の実施例を説明す
る。

第１図は本考案の実施例にかかるガスタービン
燃焼器６の要部を示す断面図であつて、この燃焼
器６は圧縮機５の直後に配設されており、この圧
縮機５で圧縮された高温、高圧の燃焼用空気ａは
燃焼器６の頂部に設けられている渦流型流量制御
弁７を経由して前記燃焼器６の内筒８内に供給さ
れる。

内筒８内にはパイロツト燃料噴射ノズル９が設
けられ、更に内筒８の中間部には主燃料噴射ノズ
ル１０が設けられている。前記内筒８や渦流型流
量制御弁７を囲んで外筒１１が形成され、この外
筒１１の後端部に空気室１２が形成され、この空
気室１２の前部には流入口１３が、後部には流出
口１４がそれぞれ設けられている。

前記内筒８の後端部にはタービン１５が配設さ
れており、燃焼器６で発生した高温のガスＧをこ
のタービン１５に供給するように構成されてい
る。なお、１６はタービン静翼、１７はタービン
動翼、１８はデイスクを示している。

タービン１５の後端部には排気ダクト１９が設
けられており、この排気ダクト１９中には排熱ボ
イラ２０が設けられている。この排熱ボイラ２０
には水Ｗが供給され、これが高圧の水蒸気とな
り、弁２１を経由して前記渦流型流量制御弁７の
制御口に供給される。

一方、前記排気ダクト１９の入口部、即ちター
ビン１５の出口部には熱電対２２が設けてあり、
その信号は図示されていない制御装置と配線２３
を経由して前記弁２１を制御する。

第２図は第１図の燃焼器６に設けた渦型流量制
御弁７を示す図であつて、本体１の一方に高圧蒸
気ｓを供給するための制御口２が、他方には燃焼
用空気ａを供給するための流入口３が、また、本
体１の中央部には流量を制御された空気ａを内筒
８、即ち、燃焼部内に供給するための流出口４が
それぞれ設けられている。

前記構成のタービンにおいて、圧縮機５で加圧
された空気ａは渦流型流量制御弁７の流入口３を
経由して制御口２より流入する高圧水蒸気ｓによ
る制御を受けながら燃焼器６の内筒８内に供給さ
れ、パイロツト燃料ノズル９より噴出する燃料と
混合されて燃焼する。そして主燃料噴射ノズル１
０より噴射される燃料と混合して燃焼して高温、
高圧のガスとなり、タービン１５に供給され、こ
れを駆動する。

タービン１５の出口部に設けた熱電対２２によ
り排気ガスＧの温度が検出され、その温度によつ
て制御弁２１を制御してタービン１５の出力に見
合つた燃焼用空気ａを内筒８内に供給する。

圧縮機５で製造された空気ａの一部は空気室１
２に供給され、デイスク１８に設けた連通穴２６
を経由してタービン動翼１７に噴出してこれを冷
却する。

なお、前記渦型流量制御弁７を制御する流体と
して排気ダクト１９中の排熱を回収して製造した
高圧水蒸気ｓを使用したが、この水蒸気ｓの代わ
りに圧縮機２５により加圧された高圧空気をを使
用することもできる。

渦型流量制御弁７は、パイロツト燃料噴射ノズ
ル９と同様に、メイン燃料噴射ノズル１０にも使
用することができる。

また、第３図に示すように空気室１２の後部に
設けた流出口１４に渦型流量制御弁７を設けてデ
イスク１８に設けた連通穴２６に供給するタービ
ン動翼１７等の冷却空気の流量を制御すれば、冷
却空気の流量をタービンの出力に応じて連続的に
制御することができる。

なお、ガスタービンの排熱により製造した高圧
の水蒸気を渦型流量制御弁の制御流体として使用
することによつて、ガスタービンの負荷に対応す
るタービンの入口または出口の温度を検出した信
号を用いて、各負荷に応じた燃焼用空気の流量を
自動的に制御することができる。

〔考案の効果〕

上記のように、本考案は、燃焼器の内筒頂部
に、中空円筒状本体と、該本体の接線方向に配設
させた制御口と、該制御口の近傍で、かつ本体の
半径方向に配設させた空気流入口と、前記本体の
底部中央に配設させた流出口とから成る渦型流量
制御弁を設けると共に、該渦型流量制御弁の制御
口に供給する高圧蒸気の流量を排ガス温度に基づ
いて制御するようにしたので、高温高圧の雰囲気
中においても確実に、かつ長期間にわたつて燃焼
用空気の空気量を正確に制御できるようになつ
た。

しかも、渦型流量制御弁の制御口に供給する高
圧蒸気の流量を排ガス温度に基づいて制御するの
で、ガスタービン燃焼器内に排ガス温度に比例し
た燃焼用空気を供給できると共に、これらの燃焼
用の空気中には、燃焼用空気の空気量を制御した
後の蒸気が含まれるため、さらに、NOxの低減
が計れるという一石二鳥の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るガスタービンの燃焼器の
要部を示す断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視
図、第３図は第１図のの部分の側面図である。
第４図及び第５図は渦型流量制御弁の説明図であ
る。 １……本体、２……制御口、３……流入口、４
……流出口、５……圧縮機、６……ガスタービン
燃焼器、７……渦型流量制御弁、８……内筒、９
……燃料噴射ノズル、１０……主燃料噴射ノズ
ル、１１……外筒、１２……空気室、１３……流
入口、１４……流出口、１５……タービン、１６
……静翼、１７……動翼、１８……デイスク、１
９……排気ダクト、２０……排熱ボイラ、２１…
…弁、２２……熱電対、２５……圧縮機。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 燃焼器６の内筒頂部に、中空円筒状本体１と、
   該本体１の接線方向に配設させた制御口２と、該
   制御口２の近傍で、かつ本体１の半径方向に配設
   させた空気流入口３と、前記本体１の底部中央に
   配設させた流出口４とから成る渦型流量制御弁７
   を設けると共に、該渦型流量制御弁７の制御口２
   に供給する高圧蒸気Ｓの流量を排ガス温度に基づ
   いて制御するようにしたことを特徴とするガスタ
   ービン用燃焼器。