JPH0517355U - ガスタービン用燃焼器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】空気と燃料との混合を充分に行ない、逆火が発
生せず、更に燃焼効率が良く、低ＮＯx 燃焼が可能で、
燃料噴射ノズルの先端部の焼損をも防止することができ
る燃焼器を提供する。 【構成】燃焼器本体１１の円周方向に等間隔に複数の予
混合気管１５を配置し、これの排出口を予混合気燃焼領
域Ｄに向けて開口し、入口側に燃料噴射ノズル１６を挿
入しており、このノズル１６の先端部１６ｂを円錐状に
形成し、かつ、この先端部が予混合気管１５の少なくと
も中間部１５ｃより排出口１５ａ側に位置させ、燃料噴
射口１６ａを予混合気管１５の入口近傍に設けたガスタ
ービン用燃焼器。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はガスタービン用燃焼器、特に窒素酸化物を低減させることができるガ スタービン用燃焼器に関するものである。

【０００２】

【従来技術】

一般に、ガスタービンより発生する排気ガス中の窒素酸化物 (ＮＯｘ) を低減 する方法としては、イ) 燃焼過程でＮＯｘの生成を抑制する方法と、ロ) 排煙脱 硝装置により後処理する方法とがある。そして前者においては、ａ）水もしくは 蒸気噴射方式、ｂ）希薄拡散燃焼方式、ｃ) 予蒸発、予混合燃焼方式、ｄ) 二段 燃焼方式、更にｅ) 触媒燃焼方式等が知られているが、これら各方式においては 熱効率が低下したり、ＮＯｘ低減率が低く、また、火炎の安定性が悪かったり、 機械強度が低く、信頼性が低い等から実用上問題があった。

【０００３】 かかることから本考案者は、図５に示すように燃焼器本体１の内部に燃焼筒２ を収容し、この燃焼筒２の頂部にパイロット噴射弁３を配置し、前記燃焼筒２は 小径部２ａ内に拡散燃焼領域Ｃと中間円錐部２ｂ内に予混合気燃焼領域Ｄと大径 部２ｃ内に主燃焼領域Ｅとを夫々形成し、燃焼器本体１の円周方向に等間隔に複 数本の予混合気管５を配置し、この予混合気管５の排出口５ａを予混合気燃焼領 域Ｄに向けて開口し、入口５ｂに燃料噴射ノズル６を挿入し、この予混合気管５ の入口５ｂから空気Ａを導入し、この空気Ａ中に燃料噴射ノズル６から高圧で燃 料を噴射するように構成したガスタービン用燃焼器を提案した (特願平３−１１ ８６０３号）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで前記したガスタービン用燃焼器においては、燃料噴射ノズル６の先端 から燃料を噴射するため、即ち予混合気管５内での良好な混合を行うためには噴 射口と混合気の排出口５ａとの距離をできるだけ長く取る必要がある。このよう なことから、図６に示すように予混合気管５の入口５ｂの近傍に噴射口６ａを設 けることが考えられるが、この場合、燃料噴射ノズル６の先端部に渦流Ｇが生ず る。特に燃料が水素の如き燃焼速度の速い燃料を用いた場合にはこの渦流Ｇが起 因して逆火が発生し、その結果ＮＯｘ低減を計ることができないばかりでなく予 混合気管５や燃料噴射ノズル６の先端が燃損するという問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

本考案は前記従来の燃焼器が有する問題点を解決するためになされたものであ って、燃焼器本体の内部に燃焼筒を収容し、この燃焼筒の頂部にパイロット噴射 弁を配置し、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と予混合気燃焼領域と主燃焼領域を形成 するよう構成し、前記燃焼器本体の円周方向に等間隔に複数の予混合気管を配置 し、該予混合気管の排出口を前記予混合気燃焼領域に向けて開口し、入口側に燃 料噴射ノズルを挿入し、該燃料噴射ノズルは先端部を円錐状に形成し、かつ該先 端部が前記予混合気管の少なくとも中間部より排出口側に位置するように構成す るとともに、燃料噴射口を前記予混合気管の入口近傍に設けたガスタービン用燃 焼器を提供せんとするものである。

【０００６】

【作 用】

このようなガスタービン用燃焼器においては、予混合気管の入口から導入され た空気と、この混合気管内に挿入されかつその入口近傍にこの混合気管の壁面に 向かった噴射口を有する燃料噴射ノズルの噴射口から予混合気管内に燃料が噴射 されるため、燃料は予混合気管内を流れる空気流を横断する方向に噴射されるこ とになり、その排出口に至るまでに充分な分散と混合がなされる。

【０００７】 そしてこの混合流は燃料噴射ノズルの先端が円錐状ないしはこれに近い形状に 形成されていることもあいまって渦流を生じることもなくスムースに流れ、かつ この先端が少なくとも予混合気管の中間部より排出口側に位置するように構成さ れているため逆火が生じることがない。

【０００８】

【実 施 例】

以下図１乃至図４に基づき本考案によるガスタービン用燃焼器の一実施例を説 明する。 図１はガスタービン用燃焼器の要部断面図であって、釣鐘状の燃焼器本体１１ の内部には段付円筒形の燃焼筒１２が同心状に設けられており、この燃焼器本体 １１の頂部中央には従来のガスタービンに使用されている拡散型燃焼器並びにパ イロット噴射弁１３及びスワラー１４が設けられている。燃焼筒１２は小径部１ ２ａと中間円錐部１２ｂと大径部１２ｃとより構成され、この小径部１２ａ内に 拡散燃焼領域Ｃが、中間円錐部１２ｂ内に予混合気燃焼領域Ｄが、また大径部１ ２ｃ内に主燃焼領域Ｅが夫々形成されている。そして燃焼筒１２の中間円錐部１ ２ｂには予混合気管１５の下端、即ち排出口１５ａが接続され、後述する混合流 Ｂが予混合気燃焼領域Ｄ内に流入するようになっている。

【０００９】 予混合気管１５は燃焼器本体１１の円周方向に等間隔に複数本配置され、その 入口１５ｂ側に燃料噴射ノズル１６が挿入されている。この燃料噴射ノズル１６ は予混合気管１５の入口１５ｂ近傍に、本考案において特に採用した噴射口１６ ａが設けられるとともに、その先端１６ｂは気流の乱れを成るべく少なくする意 味において円錐状又は半球状に形成されている。

【００１０】 そしてこの燃料噴射ノズル１６の先端１６ｂは予混合気管１５の少なくとも中 間部１５ｃより排出口１５ａ側に位置して配置されている。この先端の位置は、 本考案者の知見によれば水素等の燃焼速度の速いガス燃料の場合は排出口１５ａ の近傍まで、又メタンガス等の燃焼速度の比較的遅いガス燃料の場合、中間部１ ５ｃの僅かに排出口１５ａ側に選定すれば逆火が生じないことが確認された。

【００１１】 このように構成されたガスタービン用燃焼器において燃焼用空気Ａは、燃焼器 本体１１と燃焼筒１２との間に形成された通路１７より上昇し、予混合気管１５ のスワラー１４に供給される。また、燃焼筒１２の小径部１２ａ内に形成された 拡散燃焼領域Ｃには前記スワラー１４より旋回しながら流出する空気Ａ中にパイ ロット噴射弁１３より少量の燃料Ｆ₁ を噴射して拡散燃焼させてパイロット火炎 を形成する。

【００１２】 一方、予混合気管１５の入口１５ａより流入した空気Ａには燃料噴射ノズル１ ６の上部に設けられている噴出口１６ａから燃料Ｆ₂ が噴射され、混合流Ｂとな って予混合気管１５の排出口１５ａから予混合気燃焼領域Ｄ内へ供給されるので ある。

【００１３】

【考案の効果】

本考案に係るガスタービン用燃焼器は、燃焼器本体の内部に燃焼筒を収容し、 この燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を配置し、前記燃焼筒は拡散燃焼領域と予 混合気燃焼領域と主燃焼領域を形成するよう構成し、前記燃焼器本体の円周方向 に等間隔に複数の予混合気管を配置し、この予混合気管の排出口を前記予混合気 燃焼領域に向けて開口し、入口側に燃料噴射ノズルを挿入し、この燃料噴射ノズ ルは先端部を円錐状に形成し、かつ、この先端部が前記予混合気管の少なくとも 中間部より排出口側に位置するように構成するとともに、燃料噴射口を前記予混 合気管の入口近傍に設けて構成されている。

【００１４】 従って、予混合気管１５内にその先端が円錐状に形成された燃料噴射ノズル１ ６の先端が予混合気管１５の中間部より少なくとも排出口側に位置するよう挿入 配置するとともに、燃料を予混合気管１５の入口近傍において噴射するようにし たため、空気と燃料の混合が充分に行なわれるとともに逆火の発生もなくなる。 その結果、燃焼却率のよい低ＮＯｘ燃焼が可能となるばかりでなく予混合気管１ ５や燃料噴射ノズル１６の先端部の焼損をも防止することができるという効果が ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるガスタービン用燃焼器の実施例の
要部断面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図３】図１のＹ部拡大断面図である。

【図４】図１のＹ部の他の実施例の拡大断面図である。

【図５】従来のガスタービン用ＮＯx 燃焼器の要部断面
図である。

【図６】燃料噴射ノズルの説明図である。

【符号の説明】

１，１１ 燃焼器本体 ２，１２ 燃焼筒 ３，１３ パイロット噴射弁 ５，１５ 予混合気管 ６，１６ 燃料噴射ノズル １４ スワラー １７ 通路 Ａ 空気 Ｂ 混合流 Ｃ 拡散燃焼領域 Ｄ 予混合気燃焼領域 Ｅ 主燃焼領域。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼器本体の内部に燃焼筒を収容し、こ
   の燃焼筒の頂部にパイロット噴射弁を配置し、前記燃焼
   筒は拡散燃焼領域と予混合気燃焼領域と主燃焼領域を形
   成するよう構成し、前記燃焼器本体の円周方向に等間隔
   に複数の予混合気管を配置し、この予混合気管の排出口
   を前記予混合気燃焼領域に向けて開口し、入口側に燃料
   噴射ノズルを挿入し、この燃料噴射ノズルは先端部を円
   錐状に形成し、かつ、この先端部が前記予混合気管の少
   なくとも中間部より排出口側に位置するように構成する
   とともに、燃料噴射口を前記予混合気管の入口近傍に設
   けたことを特徴とするガスタービン用燃焼器。