JPH07280266A - 予混合装置 - Google Patents
予混合装置Info
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- JPH07280266A JPH07280266A JP6985194A JP6985194A JPH07280266A JP H07280266 A JPH07280266 A JP H07280266A JP 6985194 A JP6985194 A JP 6985194A JP 6985194 A JP6985194 A JP 6985194A JP H07280266 A JPH07280266 A JP H07280266A
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- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
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- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】
【目的】 小燃料流量時に空気流量を減少させ、予混合
部に逆火、自己着火の発生するのを防止し、安定した燃
焼を持続させる。 【構成】 サポート管１２と空気を内部に供給する空気
供給部１３と予混合管１４をこの順に接続し、この内部
を燃料噴射弁４が摺動自在に嵌合するようにし、燃料噴
射弁４をサポート管１２から予混合管１４の出口まで往
復動させる駆動機構１７を設ける。
部に逆火、自己着火の発生するのを防止し、安定した燃
焼を持続させる。 【構成】 サポート管１２と空気を内部に供給する空気
供給部１３と予混合管１４をこの順に接続し、この内部
を燃料噴射弁４が摺動自在に嵌合するようにし、燃料噴
射弁４をサポート管１２から予混合管１４の出口まで往
復動させる駆動機構１７を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンの燃焼室に
燃料と空気を予め混合して供給する予混合装置に係わ
り、詳しくは低燃料流量時にも安定した燃焼を行う予混
合装置に関する。
燃料と空気を予め混合して供給する予混合装置に係わ
り、詳しくは低燃料流量時にも安定した燃焼を行う予混
合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービンやジェットエンジンの燃焼
装置では、燃焼器と燃料噴射ノズルとの間に予混合器を
設け、燃焼器に供給される燃料の蒸発および空気との混
合を促進し、良好な燃焼を得るようにしている。このよ
うな予混合方式の場合、希薄燃焼が可能であり、ＮＯｘ
（窒素酸化物）等の排出量を大幅に低減することが可能
となる。
装置では、燃焼器と燃料噴射ノズルとの間に予混合器を
設け、燃焼器に供給される燃料の蒸発および空気との混
合を促進し、良好な燃焼を得るようにしている。このよ
うな予混合方式の場合、希薄燃焼が可能であり、ＮＯｘ
（窒素酸化物）等の排出量を大幅に低減することが可能
となる。
【０００３】図３は予混合装置を備えた燃焼装置の一例
を示す図である。一次空気取入口７より取り入れられた
一次空気Ａは、一次空気供給部１で予混合装置３、パイ
ロットバーナ５に供給される。予混合装置３の頭部には
燃料噴射弁４が設けられ、燃料管６からの燃料を一次空
気Ａと混合すると共に燃料を蒸発させ、燃焼器２内に噴
射して燃焼させる。パイロットバーナ５は火種を供給す
るもので、これにより予混合装置３より噴射された燃料
と空気の混合体を確実に燃焼させる。燃焼器２には二次
空気Ｂが供給され、燃焼を行うと共に燃焼ガスと混合し
て排出ガスＣとなり、燃焼器出口８より排出されタービ
ンを駆動する。
を示す図である。一次空気取入口７より取り入れられた
一次空気Ａは、一次空気供給部１で予混合装置３、パイ
ロットバーナ５に供給される。予混合装置３の頭部には
燃料噴射弁４が設けられ、燃料管６からの燃料を一次空
気Ａと混合すると共に燃料を蒸発させ、燃焼器２内に噴
射して燃焼させる。パイロットバーナ５は火種を供給す
るもので、これにより予混合装置３より噴射された燃料
と空気の混合体を確実に燃焼させる。燃焼器２には二次
空気Ｂが供給され、燃焼を行うと共に燃焼ガスと混合し
て排出ガスＣとなり、燃焼器出口８より排出されタービ
ンを駆動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービンは負荷の
変動に対応して燃料の流量調整を行い、低出力から最大
出力まで出力変化をする。低燃料流量時に安定した燃焼
を持続させるためには空気流量も減少させる必要があ
る。空気流量が減少すると予混合装置３に供給される一
次空気の流速が遅くなり、予混合装置３内で逆火（フラ
ッシュバック）や自己着火（オートイグニション）が発
生する。
変動に対応して燃料の流量調整を行い、低出力から最大
出力まで出力変化をする。低燃料流量時に安定した燃焼
を持続させるためには空気流量も減少させる必要があ
る。空気流量が減少すると予混合装置３に供給される一
次空気の流速が遅くなり、予混合装置３内で逆火（フラ
ッシュバック）や自己着火（オートイグニション）が発
生する。
【０００５】図４は予混合装置３内で逆火や自己着火が
発生するのを説明する図である。燃料流量の減少に応じ
て一次空気流量を減少するため、バイパス９を設け、弁
１０を開放して一次空気の一部Ａ１を燃焼器２に導入す
る。これにより予混合装置３に供給される空気の流速が
低下し、流量も低下する。空気の流速が低下し、空気と
混合した燃料の噴射速度が燃焼器２からの火炎伝播速度
より遅くなると、火炎の伝播や自己着火が発生し、予混
合装置３内で燃焼が発生する。これにより予混合装置３
に損傷が生じ、安定した燃焼を持続することができなく
なる。
発生するのを説明する図である。燃料流量の減少に応じ
て一次空気流量を減少するため、バイパス９を設け、弁
１０を開放して一次空気の一部Ａ１を燃焼器２に導入す
る。これにより予混合装置３に供給される空気の流速が
低下し、流量も低下する。空気の流速が低下し、空気と
混合した燃料の噴射速度が燃焼器２からの火炎伝播速度
より遅くなると、火炎の伝播や自己着火が発生し、予混
合装置３内で燃焼が発生する。これにより予混合装置３
に損傷が生じ、安定した燃焼を持続することができなく
なる。
【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
ので、低燃料流量時においても逆火や自己着火を生ぜ
ず、安定した燃焼を持続することのできる予混合装置を
提供することを目的とする。
ので、低燃料流量時においても逆火や自己着火を生ぜ
ず、安定した燃焼を持続することのできる予混合装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、空気と混合した燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃
料噴射弁と内面で摺動自在に嵌合するサポート部と、一
端がサポート部と接続し、前記燃料噴射弁が内部を通過
可能で空気を外側より内部に供給する空気供給部と、一
方の端が該空気供給部の他端と接続し他方の端が燃焼室
に連通しており、内面で燃料噴射弁と摺動自在に嵌合す
る予混合部と、燃料噴射弁をサポート部より予混合部の
他方の端まで往復動させる駆動機構とを備えたものであ
る。
め、空気と混合した燃料を噴射する燃料噴射弁と、該燃
料噴射弁と内面で摺動自在に嵌合するサポート部と、一
端がサポート部と接続し、前記燃料噴射弁が内部を通過
可能で空気を外側より内部に供給する空気供給部と、一
方の端が該空気供給部の他端と接続し他方の端が燃焼室
に連通しており、内面で燃料噴射弁と摺動自在に嵌合す
る予混合部と、燃料噴射弁をサポート部より予混合部の
他方の端まで往復動させる駆動機構とを備えたものであ
る。
【０００８】また、前記燃料噴射弁が燃料を噴射する位
置はサポート部と予混合部他端とし、予混合部他端にあ
る時はサポート部にある時より空気および燃料の噴射量
を少なくするようにしたものである。
置はサポート部と予混合部他端とし、予混合部他端にあ
る時はサポート部にある時より空気および燃料の噴射量
を少なくするようにしたものである。
【０００９】
【作用】燃料噴射弁をサポート部に配置し、燃料噴射弁
より空気と混合した燃料を予混合部に噴射する。また空
気供給部より空気を予混合部に噴射する。これにより予
混合部内では燃料の蒸発と空気との混合が行われ、空気
供給部からの空気供給量に応じて希薄化され、燃焼器に
噴射されて低ＮＯｘ燃焼が行われる。空気供給部からは
予混合部内で逆火や自己着火を生じないような流速で空
気が供給される。
より空気と混合した燃料を予混合部に噴射する。また空
気供給部より空気を予混合部に噴射する。これにより予
混合部内では燃料の蒸発と空気との混合が行われ、空気
供給部からの空気供給量に応じて希薄化され、燃焼器に
噴射されて低ＮＯｘ燃焼が行われる。空気供給部からは
予混合部内で逆火や自己着火を生じないような流速で空
気が供給される。
【００１０】次に駆動機構により燃料噴射弁を予混合部
の燃焼器側の端部まで移動する。これにより燃料噴射弁
からは空気と混合した燃料が直接燃焼器へ噴射されるの
で、予混合部内で逆火とか自己着火という問題は生じな
い。空気供給部からの空気は燃料噴射弁によって遮断さ
れ、予混合部を通り燃焼器へ流れることはできないの
で、燃料小流量時の燃焼に適した空気の供給状態とな
る。
の燃焼器側の端部まで移動する。これにより燃料噴射弁
からは空気と混合した燃料が直接燃焼器へ噴射されるの
で、予混合部内で逆火とか自己着火という問題は生じな
い。空気供給部からの空気は燃料噴射弁によって遮断さ
れ、予混合部を通り燃焼器へ流れることはできないの
で、燃料小流量時の燃焼に適した空気の供給状態とな
る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本実施例の予混合装置を設けた燃焼
装置を表し、（ａ）は中、大燃料流量時を示し、（ｂ）
は小燃料流量時を示す。図２は本実施例の予混合装置の
構成を示し、（ａ）は中、大燃料流量時の状態を示し、
（ｂ）は小燃料流量時の状態を示す。
て説明する。図１は本実施例の予混合装置を設けた燃焼
装置を表し、（ａ）は中、大燃料流量時を示し、（ｂ）
は小燃料流量時を示す。図２は本実施例の予混合装置の
構成を示し、（ａ）は中、大燃料流量時の状態を示し、
（ｂ）は小燃料流量時の状態を示す。
【００１２】図１において、一次空気供給部１には一次
空気取入口７より一次空気Ａが取り入れられ、予混合装
置３、パイロットバーナ５に供給される。予混合装置３
には燃料噴射弁４が摺動自在に嵌合する。燃料噴射弁
４、パイロットバーナ５には燃料管６より燃料が供給さ
れる。一次空気供給部１と仕切壁１１を隔てて、燃焼器
２が設けられ、予混合装置３およびパイロットバーナ５
から噴射された空気と混合した燃料を燃焼させる。ま
た、一次空気供給部１より燃焼器２へバイパス９が設け
られ弁１０の開閉により一次空気を燃焼器２へバイパス
する。燃焼器２には二次空気Ｂが供給され、燃焼を行う
と共に燃焼ガスと混合して排出ガスＣとなり、燃焼器出
口８より排出されタービンを回転する。なおＤは燃焼中
の火炎を表す。
空気取入口７より一次空気Ａが取り入れられ、予混合装
置３、パイロットバーナ５に供給される。予混合装置３
には燃料噴射弁４が摺動自在に嵌合する。燃料噴射弁
４、パイロットバーナ５には燃料管６より燃料が供給さ
れる。一次空気供給部１と仕切壁１１を隔てて、燃焼器
２が設けられ、予混合装置３およびパイロットバーナ５
から噴射された空気と混合した燃料を燃焼させる。ま
た、一次空気供給部１より燃焼器２へバイパス９が設け
られ弁１０の開閉により一次空気を燃焼器２へバイパス
する。燃焼器２には二次空気Ｂが供給され、燃焼を行う
と共に燃焼ガスと混合して排出ガスＣとなり、燃焼器出
口８より排出されタービンを回転する。なおＤは燃焼中
の火炎を表す。
【００１３】図１（ａ）において、燃料噴射弁４は予混
合装置３の入口側に配置されており、空気ａ１が供給さ
れ燃料と混合されて予混合装置３内に噴射される。予混
合装置３内にはさらに空気ａ２が供給され燃料を希薄に
し、低ＮＯｘ燃焼を可能にする。パイロットバーナ５に
は空気ａ３が供給されるが、空気流量に対し燃料の量を
多くし、燃焼器２に燃料が噴射されれば必ず燃焼が行わ
れるよう種火として機能する。
合装置３の入口側に配置されており、空気ａ１が供給さ
れ燃料と混合されて予混合装置３内に噴射される。予混
合装置３内にはさらに空気ａ２が供給され燃料を希薄に
し、低ＮＯｘ燃焼を可能にする。パイロットバーナ５に
は空気ａ３が供給されるが、空気流量に対し燃料の量を
多くし、燃焼器２に燃料が噴射されれば必ず燃焼が行わ
れるよう種火として機能する。
【００１４】図１（ｂ）において、燃料噴射弁４は予混
合装置３の出口側に移動しており、空気ａ１と混合した
燃料は燃焼器２へ直接噴射される。空気ａ２は燃料噴射
弁４で遮断されて燃焼器２側へは送られない。このため
余分な一次空気Ａ１は弁１０を開とし、バイパス９より
燃焼器２へ供給される。なお、燃料流量の減少に応じて
二次空気Ｂの流量も低減する。
合装置３の出口側に移動しており、空気ａ１と混合した
燃料は燃焼器２へ直接噴射される。空気ａ２は燃料噴射
弁４で遮断されて燃焼器２側へは送られない。このため
余分な一次空気Ａ１は弁１０を開とし、バイパス９より
燃焼器２へ供給される。なお、燃料流量の減少に応じて
二次空気Ｂの流量も低減する。
【００１５】図２において、予混合装置３はサポート管
１２と予混合管１４を空気供給部１３で結合した構成と
なっており、燃料噴射弁４はこれらの内部と摺動自在に
嵌合している。空気供給部１３は第１円環１３ａと第２
円環１３ｂを有し、各円環１３ａ，１３ｂから内部へ空
気ａ２を吹き込むよう構成されている。燃料噴射弁４に
は燃料を供給すると共に駆動機構１７の往復動を伝達す
る燃料供給管１５が結合されている。燃料供給管１５は
可撓性のあるチューブ１６より燃料を供給され、チュー
ブ１６は図１の燃料管６に接続されている。駆動機構１
７は空気圧または液圧により往復動するシリンダやねじ
機構など往復動するものであればよい。
１２と予混合管１４を空気供給部１３で結合した構成と
なっており、燃料噴射弁４はこれらの内部と摺動自在に
嵌合している。空気供給部１３は第１円環１３ａと第２
円環１３ｂを有し、各円環１３ａ，１３ｂから内部へ空
気ａ２を吹き込むよう構成されている。燃料噴射弁４に
は燃料を供給すると共に駆動機構１７の往復動を伝達す
る燃料供給管１５が結合されている。燃料供給管１５は
可撓性のあるチューブ１６より燃料を供給され、チュー
ブ１６は図１の燃料管６に接続されている。駆動機構１
７は空気圧または液圧により往復動するシリンダやねじ
機構など往復動するものであればよい。
【００１６】図２（ａ）は燃料噴射弁４がサポート管１
２の位置にあり、空気ａ１と混合した燃料にさらに空気
供給部１３から空気ａ２が吹き込まれ、予混合管１４内
で燃料が蒸発して空気と混合し希薄化される状態を示
す。空気ａ２の流量は希薄化された燃料の流速が燃焼器
２からの火炎伝播速度より速くなり、逆火を生じない速
度となるように設定される。本状態は大燃料流量時、ま
たは中程度の燃料流量時、空気流量を燃焼上理論的に必
要とされる量より多く供給して燃料を希薄化し、低ＮＯ
ｘ燃焼させる場合に適する。
２の位置にあり、空気ａ１と混合した燃料にさらに空気
供給部１３から空気ａ２が吹き込まれ、予混合管１４内
で燃料が蒸発して空気と混合し希薄化される状態を示
す。空気ａ２の流量は希薄化された燃料の流速が燃焼器
２からの火炎伝播速度より速くなり、逆火を生じない速
度となるように設定される。本状態は大燃料流量時、ま
たは中程度の燃料流量時、空気流量を燃焼上理論的に必
要とされる量より多く供給して燃料を希薄化し、低ＮＯ
ｘ燃焼させる場合に適する。
【００１７】図２（ｂ）は燃料噴射弁４が予混合管１４
の出口側にあり、空気供給部１３からの空気ａ２は燃料
噴射弁４により遮断され、空気ａ１と混合された燃料が
燃焼器２へ噴射される状態を示す。本状態は空気ａ２が
燃料噴射弁４の移動により自動的に遮断されるので、小
燃料流量時の燃焼を安定して持続するのに適している。
この場合、空気と混合した燃料は直接、燃焼器２内へ噴
射されるので、予混合管１４内で逆火や自己着火が発生
するということはない。
の出口側にあり、空気供給部１３からの空気ａ２は燃料
噴射弁４により遮断され、空気ａ１と混合された燃料が
燃焼器２へ噴射される状態を示す。本状態は空気ａ２が
燃料噴射弁４の移動により自動的に遮断されるので、小
燃料流量時の燃焼を安定して持続するのに適している。
この場合、空気と混合した燃料は直接、燃焼器２内へ噴
射されるので、予混合管１４内で逆火や自己着火が発生
するということはない。
【００１８】上述した実施例では、サポート管、空気供
給部、予混合管の断面は円形としたが、必ずしも円形で
なく、例えば、四角でもよい。
給部、予混合管の断面は円形としたが、必ずしも円形で
なく、例えば、四角でもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は予混合装置内を燃料噴射弁が移動して空気流量を可変
とし、空気と混合した燃料を直接燃焼器へ噴射できるた
め、小燃料流量時には空気流量を自動的に減少させ、予
混合装置内での逆火や自己着火を防止し、中、大燃料流
量時には低ＮＯｘ燃焼を行い、小燃料流量時から大燃料
流量時まで安定した燃焼を行うことができる。
は予混合装置内を燃料噴射弁が移動して空気流量を可変
とし、空気と混合した燃料を直接燃焼器へ噴射できるた
め、小燃料流量時には空気流量を自動的に減少させ、予
混合装置内での逆火や自己着火を防止し、中、大燃料流
量時には低ＮＯｘ燃焼を行い、小燃料流量時から大燃料
流量時まで安定した燃焼を行うことができる。
【図１】本実施例の予混合装置を用いた燃焼装置の構成
を表し、（ａ）は中、大燃料流量時、（ｂ）は小燃料流
量時の状態を示す。
を表し、（ａ）は中、大燃料流量時、（ｂ）は小燃料流
量時の状態を示す。
【図２】本実施例の予混合装置の構成を表し、（ａ）は
中、大燃料流量時、（ｂ）は小燃料流量時の状態を示
す。
中、大燃料流量時、（ｂ）は小燃料流量時の状態を示
す。
【図３】従来の予混合装置による燃焼を示す図である。
【図４】従来の予混合装置に逆火、自己着火が発生した
状態を示す図である。
状態を示す図である。
１ 一次空気供給部 ２ 燃焼器 ３ 予混合装置 ４ 燃料噴射弁 ５ パイロットバーナ ６ 燃料管 ７ 一次空気取入口 ８ 燃焼器出口 ９ バイパス １０ 弁 １１ 仕切壁 １２ サポート管 １３ 空気供給部 １３ａ 第１円環 １３ｂ 第２円環 １４ 予混合管 １５ 燃料供給管 １６ チューブ １７ 駆動機構
Claims (2)
- 【請求項１】 空気と混合した燃料を噴射する燃料噴射
弁と、該燃料噴射弁と内面で摺動自在に嵌合するサポー
ト部と、一端がサポート部と接続し、前記燃料噴射弁が
内部を通過可能で空気を外側より内部に供給する空気供
給部と、一方の端が該空気供給部の他端と接続し他方の
端が燃焼室に連通しており、内面で燃料噴射弁と摺動自
在に嵌合する予混合部と、燃料噴射弁をサポート部より
予混合部の他方の端まで往復動させる駆動機構とを備え
たことを特徴とする予混合装置。 - 【請求項２】 前記燃料噴射弁が燃料を噴射する位置は
サポート部と予混合部他端とし、予混合部他端にある時
はサポート部にある時より空気および燃料の噴射量を少
なくすることを特徴とする請求項１記載の予混合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6985194A JPH07280266A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 予混合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6985194A JPH07280266A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 予混合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07280266A true JPH07280266A (ja) | 1995-10-27 |
Family
ID=13414737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6985194A Pending JPH07280266A (ja) | 1994-04-08 | 1994-04-08 | 予混合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07280266A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7200986B2 (en) | 2003-08-16 | 2007-04-10 | Rolls-Royce Plc | Fuel injector |
| JP2016041995A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射装置 |
-
1994
- 1994-04-08 JP JP6985194A patent/JPH07280266A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7200986B2 (en) | 2003-08-16 | 2007-04-10 | Rolls-Royce Plc | Fuel injector |
| JP2016041995A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 川崎重工業株式会社 | 燃料噴射装置 |
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