JPH06185732A - 燃焼器 - Google Patents
燃焼器Info
- Publication number
- JPH06185732A JPH06185732A JP4335798A JP33579892A JPH06185732A JP H06185732 A JPH06185732 A JP H06185732A JP 4335798 A JP4335798 A JP 4335798A JP 33579892 A JP33579892 A JP 33579892A JP H06185732 A JPH06185732 A JP H06185732A
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- JP
- Japan
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- flow
- jet
- flame stabilizer
- bypass
- flame
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【構成】仕切り板２により分離された外殻部の流路に噴
流発生装置３を設け、混合気は出口４より噴流となって
流出する。出口４の下流には噴流の方向を制御するため
の制御流の流路５と一部にバイパス流路８を持ったリセ
ス型保炎器６が設けてある。流路５から制御流が予混合
器内に流入すると噴流は上方へと曲げられ、バイパス流
路８内には混合気が流れず保炎器６の後部に大きな循環
流が形成される。制御流が流入しないときは、噴流は直
進しバイパス流路８を通って保炎器６の後部へと流出
し、保炎器６の後部の流れはブラフボディ型保炎器と同
様な循環流を形成する。 【効果】一つの保炎器で着火時の火移り特性が良く、か
つ定格運転時には火炎の安定性が良い燃焼器が提供でき
る。さらに、稼働部がない構造で高圧，高温の燃焼器内
での信頼性に優れている。
流発生装置３を設け、混合気は出口４より噴流となって
流出する。出口４の下流には噴流の方向を制御するため
の制御流の流路５と一部にバイパス流路８を持ったリセ
ス型保炎器６が設けてある。流路５から制御流が予混合
器内に流入すると噴流は上方へと曲げられ、バイパス流
路８内には混合気が流れず保炎器６の後部に大きな循環
流が形成される。制御流が流入しないときは、噴流は直
進しバイパス流路８を通って保炎器６の後部へと流出
し、保炎器６の後部の流れはブラフボディ型保炎器と同
様な循環流を形成する。 【効果】一つの保炎器で着火時の火移り特性が良く、か
つ定格運転時には火炎の安定性が良い燃焼器が提供でき
る。さらに、稼働部がない構造で高圧，高温の燃焼器内
での信頼性に優れている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン燃焼器に
係り、特に、予混合燃焼方式の採用による窒素酸化物
（以下、ＮＯｘと略す）の低減を目的としたガスタービ
ン燃焼器の構造に関する。
係り、特に、予混合燃焼方式の採用による窒素酸化物
（以下、ＮＯｘと略す）の低減を目的としたガスタービ
ン燃焼器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、ガスタービン燃焼器では空気と
燃料とを別個に噴出し、混合させながら燃焼させる拡散
燃焼方式が採用されていた。拡散燃焼方式では、燃料濃
度が当量比に近い領域で局所的に２０００℃前後の高温
部分が発生する。この高温領域が存在するため、拡散燃
焼は火炎の安定性に優れている。しかし、窒素酸化物
（ＮＯｘ）は１５００℃程度からその生成量が急激に増
えるため、拡散燃焼方式を用いるとＮＯｘ排出量が極め
て多くなる。従来はＮＯｘを低減するために水や水蒸気
を火炎中に噴射し高温領域における火炎温度を下げる手
段が用いられていたが、全体の平均温度そのものを下げ
てしまうために、効率が落ちる問題があった。そのた
め、近年では、拡散燃焼方式から拡散燃焼をパイロット
バーナにした予混合燃焼方式に変わりつつある。その例
を図５に示す。予混合燃焼方式は、空気と燃料を予め混
合した予混合気を燃焼させるものである。燃料が希薄で
かつ予混合が十分になされていれば局所的な高温領域が
生じないため、その燃焼方式のみで著しくＮＯｘを低減
することができる。また、燃焼反応領域が小さく、火炎
も短いため高負荷燃焼に適しており、高効率化が図れ
る。しかし反面、拡散燃焼とは逆に高温領域不在のため
に火炎が不安定になりやすく火炎の吹き飛び、逆火を発
生しやすい欠点を合わせ持っている。そのため、予混合
器の出口部に各種の保炎器を設置して、予混合燃焼の安
定化を図っている。
燃料とを別個に噴出し、混合させながら燃焼させる拡散
燃焼方式が採用されていた。拡散燃焼方式では、燃料濃
度が当量比に近い領域で局所的に２０００℃前後の高温
部分が発生する。この高温領域が存在するため、拡散燃
焼は火炎の安定性に優れている。しかし、窒素酸化物
（ＮＯｘ）は１５００℃程度からその生成量が急激に増
えるため、拡散燃焼方式を用いるとＮＯｘ排出量が極め
て多くなる。従来はＮＯｘを低減するために水や水蒸気
を火炎中に噴射し高温領域における火炎温度を下げる手
段が用いられていたが、全体の平均温度そのものを下げ
てしまうために、効率が落ちる問題があった。そのた
め、近年では、拡散燃焼方式から拡散燃焼をパイロット
バーナにした予混合燃焼方式に変わりつつある。その例
を図５に示す。予混合燃焼方式は、空気と燃料を予め混
合した予混合気を燃焼させるものである。燃料が希薄で
かつ予混合が十分になされていれば局所的な高温領域が
生じないため、その燃焼方式のみで著しくＮＯｘを低減
することができる。また、燃焼反応領域が小さく、火炎
も短いため高負荷燃焼に適しており、高効率化が図れ
る。しかし反面、拡散燃焼とは逆に高温領域不在のため
に火炎が不安定になりやすく火炎の吹き飛び、逆火を発
生しやすい欠点を合わせ持っている。そのため、予混合
器の出口部に各種の保炎器を設置して、予混合燃焼の安
定化を図っている。
【０００３】保炎器の構造は、燃焼室の壁側に混合気の
流れに対して内向きの傾斜角を持つ構造物を設置したリ
セスと呼ばれる保炎器と、予混合器流路の中央部に三角
形状の断面を持つ構造物を設置したブラフボデイと呼ば
れる保炎器の二つが主要である。リセスを用いた従来例
には、例えば、特願平2−217015 号明細書があり、ブラ
フボディを用いた従来例には、例えば、特願平2−22066
7 号明細書がある。この両者を比較すると、リセスの場
合は着火時の拡散燃焼器からの火移り特性は良いが、希
薄燃焼時の火炎安定性が劣り、リセスの破損防止のため
の冷却が必要となる。一方、ブラフボディの場合は希薄
燃焼時の火炎安定性は良いが、火移り特性が劣り着火し
にくいという欠点を持つ。したがって、着火しやすく、
火炎安定性の良い保炎器が必要となる。
流れに対して内向きの傾斜角を持つ構造物を設置したリ
セスと呼ばれる保炎器と、予混合器流路の中央部に三角
形状の断面を持つ構造物を設置したブラフボデイと呼ば
れる保炎器の二つが主要である。リセスを用いた従来例
には、例えば、特願平2−217015 号明細書があり、ブラ
フボディを用いた従来例には、例えば、特願平2−22066
7 号明細書がある。この両者を比較すると、リセスの場
合は着火時の拡散燃焼器からの火移り特性は良いが、希
薄燃焼時の火炎安定性が劣り、リセスの破損防止のため
の冷却が必要となる。一方、ブラフボディの場合は希薄
燃焼時の火炎安定性は良いが、火移り特性が劣り着火し
にくいという欠点を持つ。したがって、着火しやすく、
火炎安定性の良い保炎器が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように燃焼器に
関する従来技術では、拡散燃焼器から予混合器への安定
かつ確実な火移りと、希薄予混合気の安定な燃焼の確保
を同時に達成するのが困難であった。
関する従来技術では、拡散燃焼器から予混合器への安定
かつ確実な火移りと、希薄予混合気の安定な燃焼の確保
を同時に達成するのが困難であった。
【０００５】本発明の目的は、着火時の火移り特性に優
れ、かつ安定な希薄予混合気燃焼が可能な燃焼器を提供
することにある。
れ、かつ安定な希薄予混合気燃焼が可能な燃焼器を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、予混合器内部
を仕切りにより２流路に分離し、分離した流路のうち外
殻の壁側の流路に噴流発生装置を設け、さらに予混合器
出口部に内向きの傾斜角を持ち、かつ、その一部にバイ
パス流路を持つ保炎器を設けることにより上記の目的を
達成するようにした。
を仕切りにより２流路に分離し、分離した流路のうち外
殻の壁側の流路に噴流発生装置を設け、さらに予混合器
出口部に内向きの傾斜角を持ち、かつ、その一部にバイ
パス流路を持つ保炎器を設けることにより上記の目的を
達成するようにした。
【０００７】
【作用】リセス型保炎器の一部にバイパス流路を設け、
バイパス流路への予混合気の流入を制御することによ
り、バイパス流路に予混合気が流入しないときはリセス
型保炎器と同様の流れとなり、バイパス流路に予混合気
が流入したときはブラフボディ型保炎器と同様の流れと
なるように予混合器の流路を形成すれば良い。また、燃
焼室は圧力および温度が高く、稼働部を持った構造にし
た場合、破損の恐れが強く実機には採用できないため、
稼働部を持たないパッシブな制御構造が必要になる。そ
こで、予混合器内に設けた噴流発生装置により生じる噴
流の流体力学的な特性を利用する。噴流に対して直角方
向からの流れがあると、噴流は圧力差により吹き出す方
向が変化する。また、噴流の近くに壁がある場合は、噴
流の流速が高ければ噴流はコアンダ効果により壁に付着
して流れる。したがって、噴流に対し直角方向の制御流
の設置もしくは噴流の速度と噴流出口と壁への距離を制
御することにより、予混合器からバイパス流路への混合
気の流入を制御することができ、上記したリセス型保炎
器とブラフボディ型保炎器の特性を合わせ持つ燃焼器を
達成できる。
バイパス流路への予混合気の流入を制御することによ
り、バイパス流路に予混合気が流入しないときはリセス
型保炎器と同様の流れとなり、バイパス流路に予混合気
が流入したときはブラフボディ型保炎器と同様の流れと
なるように予混合器の流路を形成すれば良い。また、燃
焼室は圧力および温度が高く、稼働部を持った構造にし
た場合、破損の恐れが強く実機には採用できないため、
稼働部を持たないパッシブな制御構造が必要になる。そ
こで、予混合器内に設けた噴流発生装置により生じる噴
流の流体力学的な特性を利用する。噴流に対して直角方
向からの流れがあると、噴流は圧力差により吹き出す方
向が変化する。また、噴流の近くに壁がある場合は、噴
流の流速が高ければ噴流はコアンダ効果により壁に付着
して流れる。したがって、噴流に対し直角方向の制御流
の設置もしくは噴流の速度と噴流出口と壁への距離を制
御することにより、予混合器からバイパス流路への混合
気の流入を制御することができ、上記したリセス型保炎
器とブラフボディ型保炎器の特性を合わせ持つ燃焼器を
達成できる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１は本発明を実施するための、燃焼器の
一実施例を示すものである。この実施例の燃焼器は、予
混合器内部は仕切り板２により２流路に分離され、分離
した外殻部の流路に噴流発生装置３を設けてある。外殻
部の流路を流れる混合気は噴流発生装置３を通って、出
口４より噴流となって流出する。出口４の下流には噴流
の方向を制御するための制御流の流路５が設置してあ
り、さらに下流の一部にバイパス流路８を持ったリセス
型保炎器６が設けてある。流路５からの制御流の有無に
より、噴出した噴流はその流動方向が変化しバイパス流
路８への流入が制御される。図２に制御流の有無による
混合気の流れの変化を示す。流路５から制御流が予混合
器内に流入すると、噴流の上下に圧力差が生じ噴流は上
方へと曲げられる。曲げられた噴流はバイパス流路入口
７に到達せず、バイパス流路８内には混合気が流れない
ため、従来のリセスと同様に保炎器６後部に大きな循環
流が形成される。流路５から制御流が流入しないとき
は、噴流は直進し、バイパス流路入口７からバイパス流
路８を通って、保炎器６の後部へと流出する。この場
合、保炎器６の後部の流れはブラフボディ型保炎器と同
様な流れとなり、図２(ｂ)に示すような循環流を形成す
る。したがって、流路５からの制御流の有無のみによ
り、保炎器の後部の流れを制御することができ、着火時
には制御流を流入させて拡散燃焼器からの火移り特性を
良くし、定格運転時には制御流の流入を止めて火炎の安
定性を良くする燃焼器の運転制御が可能となる。
一実施例を示すものである。この実施例の燃焼器は、予
混合器内部は仕切り板２により２流路に分離され、分離
した外殻部の流路に噴流発生装置３を設けてある。外殻
部の流路を流れる混合気は噴流発生装置３を通って、出
口４より噴流となって流出する。出口４の下流には噴流
の方向を制御するための制御流の流路５が設置してあ
り、さらに下流の一部にバイパス流路８を持ったリセス
型保炎器６が設けてある。流路５からの制御流の有無に
より、噴出した噴流はその流動方向が変化しバイパス流
路８への流入が制御される。図２に制御流の有無による
混合気の流れの変化を示す。流路５から制御流が予混合
器内に流入すると、噴流の上下に圧力差が生じ噴流は上
方へと曲げられる。曲げられた噴流はバイパス流路入口
７に到達せず、バイパス流路８内には混合気が流れない
ため、従来のリセスと同様に保炎器６後部に大きな循環
流が形成される。流路５から制御流が流入しないとき
は、噴流は直進し、バイパス流路入口７からバイパス流
路８を通って、保炎器６の後部へと流出する。この場
合、保炎器６の後部の流れはブラフボディ型保炎器と同
様な流れとなり、図２(ｂ)に示すような循環流を形成す
る。したがって、流路５からの制御流の有無のみによ
り、保炎器の後部の流れを制御することができ、着火時
には制御流を流入させて拡散燃焼器からの火移り特性を
良くし、定格運転時には制御流の流入を止めて火炎の安
定性を良くする燃焼器の運転制御が可能となる。
【００１０】図３は本発明の他の実施例を示したもので
ある。この実施例では制御流の流路５は設置せず、混合
気の流速を変えることにより、コアンダ効果による噴流
の壁面９への付着を利用して、バイパス流路８への混合
気の流入を制御する。噴流の速度が上がるほど、コアン
ダ効果は強く現われ噴流は壁面に付着しやすくなる。一
方、着火から定格運転へと移行する際には、混合気の流
速を上げていく。従って、着火時の混合気の流速と定格
運転時の流速には差があり、壁面付着を開始する流速を
この両者の流速の間となるように、壁面９と噴流出口４
との距離を設定すれば、バイパス流路８への混合気の流
入を制御する。図４に混合気の流速による流れの切り換
えを示す。混合気流速が遅い着火時には、噴流出口４か
ら噴出した噴流は壁面に付着せず、バイパス流路入口７
に噴流が到達しないため、従来のリセスと同様に保炎器
６後部に大きな循環流が形成される。混合気流速が早い
定格運転時には、噴流は壁面に付着しバイパス流路入口
７からバイパス流路８を通って、保炎器６後部へと流出
する。この場合、保炎器６後部の流れはブラフボディ型
保炎器と同様な流れとなる。したがって、混合気流速を
変化させることにより、保炎器後部の流れを制御して、
着火時には拡散燃焼器からの火移り特性を良くし、定格
運転時には火炎安定性を良くすることができる。
ある。この実施例では制御流の流路５は設置せず、混合
気の流速を変えることにより、コアンダ効果による噴流
の壁面９への付着を利用して、バイパス流路８への混合
気の流入を制御する。噴流の速度が上がるほど、コアン
ダ効果は強く現われ噴流は壁面に付着しやすくなる。一
方、着火から定格運転へと移行する際には、混合気の流
速を上げていく。従って、着火時の混合気の流速と定格
運転時の流速には差があり、壁面付着を開始する流速を
この両者の流速の間となるように、壁面９と噴流出口４
との距離を設定すれば、バイパス流路８への混合気の流
入を制御する。図４に混合気の流速による流れの切り換
えを示す。混合気流速が遅い着火時には、噴流出口４か
ら噴出した噴流は壁面に付着せず、バイパス流路入口７
に噴流が到達しないため、従来のリセスと同様に保炎器
６後部に大きな循環流が形成される。混合気流速が早い
定格運転時には、噴流は壁面に付着しバイパス流路入口
７からバイパス流路８を通って、保炎器６後部へと流出
する。この場合、保炎器６後部の流れはブラフボディ型
保炎器と同様な流れとなる。したがって、混合気流速を
変化させることにより、保炎器後部の流れを制御して、
着火時には拡散燃焼器からの火移り特性を良くし、定格
運転時には火炎安定性を良くすることができる。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、一つの保炎器で着火時
の火移り特性が良く、かつ定格運転時には火炎安定性が
良い燃焼器が提供できる。さらに、構造には稼働部がな
く、流体の制御のみのパッシブな構造であり、高圧，高
温の燃焼器内での破損，故障に対する信頼性に優れてい
る。
の火移り特性が良く、かつ定格運転時には火炎安定性が
良い燃焼器が提供できる。さらに、構造には稼働部がな
く、流体の制御のみのパッシブな構造であり、高圧，高
温の燃焼器内での破損，故障に対する信頼性に優れてい
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。
【図２】第１実施例の作用を示す断面図。
【図３】本発明の第２実施例を示す断面図。
【図４】第２実施例の作用を示す断面図。
【図５】拡散−予混合燃焼器の全体構造の断面図。
１…仕切り板、２…予混合器の仕切り板、３…噴流発生
部、４…噴流出口、５…流路、６…保炎器、７…バイパ
ス流路入口、８…バイパス流路、９…壁。
部、４…噴流出口、５…流路、６…保炎器、７…バイパ
ス流路入口、８…バイパス流路、９…壁。
Claims (1)
- 【請求項１】空気と燃料を混合し予混合気を作る予混合
器を有し、前記予混合器の出口で予混合気を燃焼させる
燃焼器において、前記予混合器の内部に流路を分離する
仕切り板と、前記仕切り板により区分けされた外郭流路
に設けた噴流発生装置と、前記予混合器の出口部にバイ
パス流路を持つ保炎器とを設け、前記噴流発生装置によ
り発生する噴流の方向を制御することにより、前記保炎
器内の前記バイパス流路への前記予混合器の流入を制御
することを特徴とする燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4335798A JPH06185732A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4335798A JPH06185732A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06185732A true JPH06185732A (ja) | 1994-07-08 |
Family
ID=18292552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4335798A Pending JPH06185732A (ja) | 1992-12-16 | 1992-12-16 | 燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06185732A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100645604B1 (ko) * | 2005-11-29 | 2006-11-14 | 한국항공우주연구원 | 스월혼합장치 |
-
1992
- 1992-12-16 JP JP4335798A patent/JPH06185732A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100645604B1 (ko) * | 2005-11-29 | 2006-11-14 | 한국항공우주연구원 | 스월혼합장치 |
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