JPH0745935B2 - 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器Info
- Publication number
- JPH0745935B2 JPH0745935B2 JP60214872A JP21487285A JPH0745935B2 JP H0745935 B2 JPH0745935 B2 JP H0745935B2 JP 60214872 A JP60214872 A JP 60214872A JP 21487285 A JP21487285 A JP 21487285A JP H0745935 B2 JPH0745935 B2 JP H0745935B2
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- JP
- Japan
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- fuel
- stage
- combustion
- gas turbine
- pipe
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は２段燃焼型低NOxガスタービン燃焼器に係り、
特に２段目の燃焼性能の改善を図り、かつ低NOx効果を
高めたガスタービン燃焼器に関するものである。
特に２段目の燃焼性能の改善を図り、かつ低NOx効果を
高めたガスタービン燃焼器に関するものである。
ガスタービンの環境問題の一つとして大気汚染物質のNO
xの発生がある。これはガスタービンの燃焼火炎中で燃
焼空気中の窒素が酸化されて生成するものである。ま
た、燃料中に窒素分を含む場合にも、これが酸化されて
NOxとなる。ガスタービンの場合には比較的燃料中の窒
素分の少ない燃料が使用されるので、NOxの大部分は燃
焼空気中の窒素の酸化によるものである。
xの発生がある。これはガスタービンの燃焼火炎中で燃
焼空気中の窒素が酸化されて生成するものである。ま
た、燃料中に窒素分を含む場合にも、これが酸化されて
NOxとなる。ガスタービンの場合には比較的燃料中の窒
素分の少ない燃料が使用されるので、NOxの大部分は燃
焼空気中の窒素の酸化によるものである。
このため、ガスタービン燃焼器の低NOx化は低温燃焼さ
せて窒素の酸化を抑えることによつて達成される。この
具体的方法として従来から燃焼器内へ水もしくは水蒸気
を噴射する方法と、希薄燃焼に基づく燃焼制御方法があ
る。前者は熱効率が低下すること、補機が必要なことな
どから、最近は後者の燃焼制御方法によるものが主流に
なりつつある。
せて窒素の酸化を抑えることによつて達成される。この
具体的方法として従来から燃焼器内へ水もしくは水蒸気
を噴射する方法と、希薄燃焼に基づく燃焼制御方法があ
る。前者は熱効率が低下すること、補機が必要なことな
どから、最近は後者の燃焼制御方法によるものが主流に
なりつつある。
希薄燃焼による低NOx化に関しては次の２点が重要なポ
イントとなる。即ち、（１）均一な低温燃焼を実現する
こと、（２）広作動域にわたつて安定な燃焼を達成する
こと、である。（１）に対する解決策としては、これま
での拡散燃焼から予混合燃焼とすることで解決できる。
また（２）に関しては、燃料の多段燃焼化や燃焼空気量
をガスタービンの負荷によつて制御し、燃焼域の燃空比
を適切に調節する方法がある。特に予混合燃焼させる場
合には不燃焼空比帯が存在するため、作動燃空注域の広
いガスタービン燃焼器にこれを採用する場合には、作動
範囲を補うために、１段目を拡散燃焼、２段目を予混合
燃焼とした２段燃焼方式が合理的であり、現在の技術開
発の主流となつている。
イントとなる。即ち、（１）均一な低温燃焼を実現する
こと、（２）広作動域にわたつて安定な燃焼を達成する
こと、である。（１）に対する解決策としては、これま
での拡散燃焼から予混合燃焼とすることで解決できる。
また（２）に関しては、燃料の多段燃焼化や燃焼空気量
をガスタービンの負荷によつて制御し、燃焼域の燃空比
を適切に調節する方法がある。特に予混合燃焼させる場
合には不燃焼空比帯が存在するため、作動燃空注域の広
いガスタービン燃焼器にこれを採用する場合には、作動
範囲を補うために、１段目を拡散燃焼、２段目を予混合
燃焼とした２段燃焼方式が合理的であり、現在の技術開
発の主流となつている。
このような２段燃焼方式に関するものとしては、日本の
特公昭58−58563号、実開昭59−55267号、米国特許4193
260号等がある。２段目を予混合燃焼とする２段燃焼器
においては、前述した如く、予混合燃焼を良好な燃焼状
態とするためには、ある所定の燃空比以上での燃焼が必
要であり、このため、２段目の予混合燃料の流量が小さ
い範囲及び、１段目から２段目への燃料切換時には性能
が著しく低下するという問題がある。
特公昭58−58563号、実開昭59−55267号、米国特許4193
260号等がある。２段目を予混合燃焼とする２段燃焼器
においては、前述した如く、予混合燃焼を良好な燃焼状
態とするためには、ある所定の燃空比以上での燃焼が必
要であり、このため、２段目の予混合燃料の流量が小さ
い範囲及び、１段目から２段目への燃料切換時には性能
が著しく低下するという問題がある。
本発明の目的は２段燃焼型低NOxガスタービン燃焼器に
おいて、２段目燃料の投入時を含めた２段目燃料の小流
量範囲において未燃分の発生が少ない良好な燃焼性能を
発揮し、しかも２段目燃料の大流量範囲で低NOx燃焼を
促進する燃焼器構造を提供するにある。
おいて、２段目燃料の投入時を含めた２段目燃料の小流
量範囲において未燃分の発生が少ない良好な燃焼性能を
発揮し、しかも２段目燃料の大流量範囲で低NOx燃焼を
促進する燃焼器構造を提供するにある。
上記の目的を達成するために創作した本発明の概要を説
明するに先立ち、先ず、その基本的な原理を次に述べ
る。
明するに先立ち、先ず、その基本的な原理を次に述べ
る。
本発明の要点は、燃料の噴射位置を燃料流量に対応して
可変とすることにより、可燃混合物の濃度分布を調整し
て燃焼室内に供給することである。更に具体的には、燃
焼流量が小さい範囲は燃焼空気流路の出口側から燃料を
噴射し、可燃物濃度の濃炎を大とし、逆に、燃料流量が
大きい範囲は燃焼空気流路の上流側から燃料を噴射して
均一な可燃混合気として供給させることである。
可変とすることにより、可燃混合物の濃度分布を調整し
て燃焼室内に供給することである。更に具体的には、燃
焼流量が小さい範囲は燃焼空気流路の出口側から燃料を
噴射し、可燃物濃度の濃炎を大とし、逆に、燃料流量が
大きい範囲は燃焼空気流路の上流側から燃料を噴射して
均一な可燃混合気として供給させることである。
上記の原理に基づいて前記の目的を達成する為本発明に
係る低NOxガスタービン燃焼器は、２段目燃料ノズルの
各々を、噴孔が２段燃焼空気流路内の下流部に配置され
た第１燃料パイプと噴孔が２段燃焼空気流路内の上流部
に配置された第２燃料パイプとで構成し、燃料分配器
は、ガスタービンの着火から部分負荷までの状態では１
段目燃料ノズルにより１段燃焼部に燃料をガスタービン
の出力に応じ供給し、ガスタービンの出力が中間負荷帯
に達した時点で、１段目燃料ノズルによる燃料の供給を
ステップ状に減じる一方、前記第１燃料パイプにより２
段目燃料を２段燃焼空気流路内の下流側に供給し、その
第１燃料パイプによる燃料供給をガスタービンの中間負
荷帯に応じ１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増
させ、さらに、ガスタービン出力が中間負荷帯から高負
荷帯に達した時点で、第１燃料パイプによる燃料供給を
減じる一方、前記第２燃料パイプにより２段目燃料を２
段燃焼空気流路内の上流側に供給し、その第２燃料パイ
プによる燃料供給をガスタービンの高負荷帯に応じ１段
目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増させるように切
換制御することを特徴とするものである。
係る低NOxガスタービン燃焼器は、２段目燃料ノズルの
各々を、噴孔が２段燃焼空気流路内の下流部に配置され
た第１燃料パイプと噴孔が２段燃焼空気流路内の上流部
に配置された第２燃料パイプとで構成し、燃料分配器
は、ガスタービンの着火から部分負荷までの状態では１
段目燃料ノズルにより１段燃焼部に燃料をガスタービン
の出力に応じ供給し、ガスタービンの出力が中間負荷帯
に達した時点で、１段目燃料ノズルによる燃料の供給を
ステップ状に減じる一方、前記第１燃料パイプにより２
段目燃料を２段燃焼空気流路内の下流側に供給し、その
第１燃料パイプによる燃料供給をガスタービンの中間負
荷帯に応じ１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増
させ、さらに、ガスタービン出力が中間負荷帯から高負
荷帯に達した時点で、第１燃料パイプによる燃料供給を
減じる一方、前記第２燃料パイプにより２段目燃料を２
段燃焼空気流路内の上流側に供給し、その第２燃料パイ
プによる燃料供給をガスタービンの高負荷帯に応じ１段
目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増させるように切
換制御することを特徴とするものである。
次に、本発明の１実施例を添付の図面について説明す
る。本実施例は、発電用ガスタービンの燃焼器に本発明
を適用して改良した一例である。
る。本実施例は、発電用ガスタービンの燃焼器に本発明
を適用して改良した一例である。
第１図は本実施例の断面図である。燃焼器２は逆流式缶
型であり、圧縮機１より供給される圧縮空気101は燃焼
器外筒25と燃焼器ライナ５との間、及び同じく６との間
を流れながらそれぞれ燃焼器壁の設けられた空気孔等の
流入手段を通つて燃焼器２の内部に入る。この空気は１
部燃料と燃焼反応をして高温の作動ガス110を発生し、
これは尾筒27を経てタービン３へ供給される。
型であり、圧縮機１より供給される圧縮空気101は燃焼
器外筒25と燃焼器ライナ５との間、及び同じく６との間
を流れながらそれぞれ燃焼器壁の設けられた空気孔等の
流入手段を通つて燃焼器２の内部に入る。この空気は１
部燃料と燃焼反応をして高温の作動ガス110を発生し、
これは尾筒27を経てタービン３へ供給される。
燃焼器２は上流側を径の小さい副室ライナ６、下流側を
径の大きい主室ライナ５とし、その接続部に区画された
２段目燃焼空気流路９を設けて構成される。副室ライナ
６の壁面には燃焼気孔8,8′が、またライナキヤツプ７
には旋回器11が設けてある。上記ライナキヤツプ７のほ
ぼ中心部には１段目燃料ノズル12が取付けられ、前記副
室ライナ６とにより１段燃焼部２′を形成する。一方、
２段目燃焼空気流路９の内部には、空気流路のほぼ同一
円周上に等間隔で複数本の２段目燃料ノズル14が装着さ
れ、この空気流路内で可燃混合物を形成せしめて２段燃
焼部２″に供給される。更に詳細には、２段目燃料ノズ
ル14は第１流路15及び第２流路18からなる２系統で構成
され、それぞれ第１噴孔17及び第２噴孔20より燃料を供
給するものである。
径の大きい主室ライナ５とし、その接続部に区画された
２段目燃焼空気流路９を設けて構成される。副室ライナ
６の壁面には燃焼気孔8,8′が、またライナキヤツプ７
には旋回器11が設けてある。上記ライナキヤツプ７のほ
ぼ中心部には１段目燃料ノズル12が取付けられ、前記副
室ライナ６とにより１段燃焼部２′を形成する。一方、
２段目燃焼空気流路９の内部には、空気流路のほぼ同一
円周上に等間隔で複数本の２段目燃料ノズル14が装着さ
れ、この空気流路内で可燃混合物を形成せしめて２段燃
焼部２″に供給される。更に詳細には、２段目燃料ノズ
ル14は第１流路15及び第２流路18からなる２系統で構成
され、それぞれ第１噴孔17及び第２噴孔20より燃料を供
給するものである。
第２図に２段目燃料ノズルの詳細断面を、第３図には第
２図の（Ａ）〜（Ａ′）断面を示す。第２図及び第３図
により２段目燃料ノズル14の構造について説明する。
２図の（Ａ）〜（Ａ′）断面を示す。第２図及び第３図
により２段目燃料ノズル14の構造について説明する。
第１図について説明した燃焼器外筒25′,25″に支持さ
れた燃料供給フランジ12には複数の空気通路窓32が設け
てあり、該窓部を除く部分に複数の第１流路15及び第２
流路18を設ける。これら複数の第１流路15と第２流路18
とは仕切板33で仕切られた燃料ヘツダ16と同19とにそれ
ぞれ連通されている。
れた燃料供給フランジ12には複数の空気通路窓32が設け
てあり、該窓部を除く部分に複数の第１流路15及び第２
流路18を設ける。これら複数の第１流路15と第２流路18
とは仕切板33で仕切られた燃料ヘツダ16と同19とにそれ
ぞれ連通されている。
燃料ヘツダ部に２段目燃料ノズル14が複数本取付けられ
ている。上記の２段目燃料ノズル14は第１燃料パイプ28
と第２燃料パイプ29を同軸上に組合せることにより、第
１燃料パイプ28は２段目燃焼空気流路９の下流側まで延
びており、その先端は閉構造とし、端部に第１噴孔17が
設けてある。第２燃料パイプ29は２段目燃焼空気流路９
の上流端側でその先端を閉構造とし、第２噴孔20が設け
てある。即ち、２段目燃焼空気流路９においてその上流
部に第１噴孔17を配置するとともに、その下流部に第２
噴孔20を配置する。
ている。上記の２段目燃料ノズル14は第１燃料パイプ28
と第２燃料パイプ29を同軸上に組合せることにより、第
１燃料パイプ28は２段目燃焼空気流路９の下流側まで延
びており、その先端は閉構造とし、端部に第１噴孔17が
設けてある。第２燃料パイプ29は２段目燃焼空気流路９
の上流端側でその先端を閉構造とし、第２噴孔20が設け
てある。即ち、２段目燃焼空気流路９においてその上流
部に第１噴孔17を配置するとともに、その下流部に第２
噴孔20を配置する。
かかる燃焼器構造（第１図参照）において、圧縮機１よ
り供給される圧縮空気101は主室ライナ５に設けられた
希釈空気孔10より希釈空気102が、第２段燃焼空気流路
９より第２段燃焼空気103が、また残りの空気は燃料供
給フランジ12に設けられた空気流路窓32（第３図）を通
つて副室ライナ６側に供給され、それぞれ第１段燃焼空
気105,105′及び106として１段燃焼部２′内へ供給され
る。一方、燃料200は燃料分配器34によりそれぞれ１段
目燃料（F1）22,副２段目燃料（F2′）23及び主２段目
燃料（F2）24に分配されて供給される。燃料流量ならび
に燃料の分配比率はガスタービンの出力に応じて予め設
定された燃料制御信号300によつて行われる。ガスター
ビンの着火起動から軽出力時までは１段目燃料（F1）22
のみの供給によつて行われ、定格出力を含む高出力側で
は２段目燃料が供給されて運転されるが、２段目燃料は
先ず副２段目燃料（F2′）23が先行して供給され、ある
所定出力に達した時において副２段目燃料（F2′）23は
主２段目燃料（F2）24に切換えられる。第４図に燃料投
入方法を示す。図にはガスタービン負荷運転時のみを示
しているが、ガスタービンの着火起動から約25％出力時
までは１段目燃料（F1）のみにて運転される。１段目燃
料は基本的には拡散燃料であり、１段目燃焼域の作動撚
空比帯は0.005〜0.02に設定される。出力25％において
１段目燃焼域の燃空比は約0.02となる。この状態におい
て全燃料流量が本第４図に鎖線で示した全燃料カーブに
合致するようにしながら、１段目燃緑（F1）をステツプ
状に減じると共に（点Ｄ）、副２段目燃料（F2′）をス
テツプ状に投入（点Ｕ）し、２段目燃焼に移行する。こ
の２段目燃焼は１段目燃焼火炎からの火炎伝播にて着火
されるものであるから、２段目が良好に着火して安定な
燃焼を持続する為の条件は、１段目の燃焼火炎温度、及
び、２段目の燃空比、並びに、２段目燃料と２段目燃焼
空気の混合状態の影響を受ける。即ち１段目の燃焼火炎
温度が高いほど、又２段目の燃料の混合状態が不均一な
ほど、２段目燃焼はより小さい燃焼流量にて着火が可能
となる。しかしながら、２段燃料の濃度分布の不均一性
が大きいほどNOxの生成は大きくなるので、適切な条件
の設定が重要である。ここでは、種々の実験的検討によ
り、副２段目燃料（F2′）のステツプ投入量は２段目燃
焼空気との比で表わした燃空比で約0.03以上とする必要
がある。一方、この時ステツプ状に減じた第１段燃焼部
の燃空比は、前述したように１段燃焼部の燃空比が0.05
以上とする必要がある。燃料切換後は１段目燃料、副２
段目燃料を増加してガスタービン出力を上昇させ、高負
荷帯に達すると、即ち出力約60％において、２段目燃料
の切換操作を行う。これは、全燃料流量を一定に保ちな
がら、燃料分配器34により、副２段目燃料（F2′）を減
じながらながら、主２段目燃料（F2）を投入することに
よつて達成される。かかる操作により、２段目燃料は２
段目燃焼空気流路９の上流部に噴射され、２段目燃焼空
気と充分均一な混合物として２段目燃焼室に供給され、
均一火炎温度で燃焼し、より低NOx燃焼となる。２段目
燃料の切換後の燃空比が0.035以上であるとき安定な低N
Ox燃焼が実現でき、その上限界は0.045以上とすること
が望ましい。このように、実施例のガスタービンが中間
負荷帯（低負荷時）に達すると、燃料分配器34が、１段
目燃料ノズル12による燃料の供給をステツプ状に下げる
一方、２段目燃料ノズル14の第１燃料パイプ28により２
段目燃料を２段燃焼空気流路内９の下流側に供給するよ
うに切換え、その第１燃料パイプ28による燃料供給を、
１段目燃料ノズル12による燃料供ガスタービンの中間負
荷帯に応じ、１段目燃料ノズル12による燃料供給と共に
漸増させるので、燃料濃度分布に濃淡がつき、燃焼濃度
の濃い混合気で確実に燃焼でき、そのため、２段燃焼へ
の移行時及び２段目燃料流量が小さく時でも、全体的に
安定して燃焼させることができ、燃焼性能が向上する。
り供給される圧縮空気101は主室ライナ５に設けられた
希釈空気孔10より希釈空気102が、第２段燃焼空気流路
９より第２段燃焼空気103が、また残りの空気は燃料供
給フランジ12に設けられた空気流路窓32（第３図）を通
つて副室ライナ６側に供給され、それぞれ第１段燃焼空
気105,105′及び106として１段燃焼部２′内へ供給され
る。一方、燃料200は燃料分配器34によりそれぞれ１段
目燃料（F1）22,副２段目燃料（F2′）23及び主２段目
燃料（F2）24に分配されて供給される。燃料流量ならび
に燃料の分配比率はガスタービンの出力に応じて予め設
定された燃料制御信号300によつて行われる。ガスター
ビンの着火起動から軽出力時までは１段目燃料（F1）22
のみの供給によつて行われ、定格出力を含む高出力側で
は２段目燃料が供給されて運転されるが、２段目燃料は
先ず副２段目燃料（F2′）23が先行して供給され、ある
所定出力に達した時において副２段目燃料（F2′）23は
主２段目燃料（F2）24に切換えられる。第４図に燃料投
入方法を示す。図にはガスタービン負荷運転時のみを示
しているが、ガスタービンの着火起動から約25％出力時
までは１段目燃料（F1）のみにて運転される。１段目燃
料は基本的には拡散燃料であり、１段目燃焼域の作動撚
空比帯は0.005〜0.02に設定される。出力25％において
１段目燃焼域の燃空比は約0.02となる。この状態におい
て全燃料流量が本第４図に鎖線で示した全燃料カーブに
合致するようにしながら、１段目燃緑（F1）をステツプ
状に減じると共に（点Ｄ）、副２段目燃料（F2′）をス
テツプ状に投入（点Ｕ）し、２段目燃焼に移行する。こ
の２段目燃焼は１段目燃焼火炎からの火炎伝播にて着火
されるものであるから、２段目が良好に着火して安定な
燃焼を持続する為の条件は、１段目の燃焼火炎温度、及
び、２段目の燃空比、並びに、２段目燃料と２段目燃焼
空気の混合状態の影響を受ける。即ち１段目の燃焼火炎
温度が高いほど、又２段目の燃料の混合状態が不均一な
ほど、２段目燃焼はより小さい燃焼流量にて着火が可能
となる。しかしながら、２段燃料の濃度分布の不均一性
が大きいほどNOxの生成は大きくなるので、適切な条件
の設定が重要である。ここでは、種々の実験的検討によ
り、副２段目燃料（F2′）のステツプ投入量は２段目燃
焼空気との比で表わした燃空比で約0.03以上とする必要
がある。一方、この時ステツプ状に減じた第１段燃焼部
の燃空比は、前述したように１段燃焼部の燃空比が0.05
以上とする必要がある。燃料切換後は１段目燃料、副２
段目燃料を増加してガスタービン出力を上昇させ、高負
荷帯に達すると、即ち出力約60％において、２段目燃料
の切換操作を行う。これは、全燃料流量を一定に保ちな
がら、燃料分配器34により、副２段目燃料（F2′）を減
じながらながら、主２段目燃料（F2）を投入することに
よつて達成される。かかる操作により、２段目燃料は２
段目燃焼空気流路９の上流部に噴射され、２段目燃焼空
気と充分均一な混合物として２段目燃焼室に供給され、
均一火炎温度で燃焼し、より低NOx燃焼となる。２段目
燃料の切換後の燃空比が0.035以上であるとき安定な低N
Ox燃焼が実現でき、その上限界は0.045以上とすること
が望ましい。このように、実施例のガスタービンが中間
負荷帯（低負荷時）に達すると、燃料分配器34が、１段
目燃料ノズル12による燃料の供給をステツプ状に下げる
一方、２段目燃料ノズル14の第１燃料パイプ28により２
段目燃料を２段燃焼空気流路内９の下流側に供給するよ
うに切換え、その第１燃料パイプ28による燃料供給を、
１段目燃料ノズル12による燃料供ガスタービンの中間負
荷帯に応じ、１段目燃料ノズル12による燃料供給と共に
漸増させるので、燃料濃度分布に濃淡がつき、燃焼濃度
の濃い混合気で確実に燃焼でき、そのため、２段燃焼へ
の移行時及び２段目燃料流量が小さく時でも、全体的に
安定して燃焼させることができ、燃焼性能が向上する。
しかも、ガスタービンが中間負荷帯から高負荷帯に達し
た時点で、第１燃料パイプ28による燃料供給を減じる一
方、第２燃料パイプ29により１段目燃料を２段燃焼空気
流路９内の上流部に供給するように切換え、その第２燃
料パイプによる燃料供給を、ガスタービンの高負荷帯に
応じ１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増させる
ので、高負荷時にはより均一な混合気を燃焼室内に供給
し、燃焼させることにより、低NOx燃焼を実現すること
ができる。
た時点で、第１燃料パイプ28による燃料供給を減じる一
方、第２燃料パイプ29により１段目燃料を２段燃焼空気
流路９内の上流部に供給するように切換え、その第２燃
料パイプによる燃料供給を、ガスタービンの高負荷帯に
応じ１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増させる
ので、高負荷時にはより均一な混合気を燃焼室内に供給
し、燃焼させることにより、低NOx燃焼を実現すること
ができる。
第５図，第６図は前記と異なる実施例を示すものであ
る。第５図の実施例は２段目燃焼を第１燃料ヘツダ16及
び第２燃料ヘツダ19よりそれぞれ副２段燃料パイプ32及
び主２段燃料パイプ33を介してそれぞれ２段目燃焼空気
流路の内周壁に設けられ副燃料ヘツダ35,36に導き、内
周壁にあけられた複数箇の第１噴孔17、及び第２噴孔20
より燃料を供給するものである。かかる構造の場合に
は、副２段目燃料を１段目燃焼火炎に近い側で噴孔する
ことになり着火が改善されるとともに、燃料ノズルが不
要となり、構造的に簡単となる。第６図の実施例は主２
段燃料を２段目燃焼空気流路９の外周壁30の上流端付近
に設けられた第２噴孔20より供給するものである。かか
る構造とすることにより、主２段目燃料と空気との混合
状態が内周側ほど燃料希薄の状態となり、低NOx効果が
高くなる。
る。第５図の実施例は２段目燃焼を第１燃料ヘツダ16及
び第２燃料ヘツダ19よりそれぞれ副２段燃料パイプ32及
び主２段燃料パイプ33を介してそれぞれ２段目燃焼空気
流路の内周壁に設けられ副燃料ヘツダ35,36に導き、内
周壁にあけられた複数箇の第１噴孔17、及び第２噴孔20
より燃料を供給するものである。かかる構造の場合に
は、副２段目燃料を１段目燃焼火炎に近い側で噴孔する
ことになり着火が改善されるとともに、燃料ノズルが不
要となり、構造的に簡単となる。第６図の実施例は主２
段燃料を２段目燃焼空気流路９の外周壁30の上流端付近
に設けられた第２噴孔20より供給するものである。かか
る構造とすることにより、主２段目燃料と空気との混合
状態が内周側ほど燃料希薄の状態となり、低NOx効果が
高くなる。
以上説明したように、本発明の低NOxガスタービン燃焼
器２段燃焼への移行時及び２段目燃料流量が小さい時に
は燃料に濃淡をつけて燃焼器内へ供給することができる
ので、２段目燃焼の着火範囲及び良好燃焼する範囲が拡
大し、より軽負荷側にて２段目燃焼への移行が可能とな
るとともに、燃焼性能が向上し、特に燃料切換後の未燃
分が抑制される。更に、高負荷側で２段目燃料の切換え
を行い、均一混合気の燃焼とすることが出来、低NOxを
実現することができる。従って、本発明によれば、低負
荷時の燃焼の安定性と高負荷時の低NOxとの双方を達成
できる効果を奏する。
器２段燃焼への移行時及び２段目燃料流量が小さい時に
は燃料に濃淡をつけて燃焼器内へ供給することができる
ので、２段目燃焼の着火範囲及び良好燃焼する範囲が拡
大し、より軽負荷側にて２段目燃焼への移行が可能とな
るとともに、燃焼性能が向上し、特に燃料切換後の未燃
分が抑制される。更に、高負荷側で２段目燃料の切換え
を行い、均一混合気の燃焼とすることが出来、低NOxを
実現することができる。従って、本発明によれば、低負
荷時の燃焼の安定性と高負荷時の低NOxとの双方を達成
できる効果を奏する。
第１図は本発明の１実施施例の断面図、第２図は上記実
施例における２段目燃料ノズル付近の拡大詳細断面図、
第３図は第２図の（Ａ）−（Ａ′）断面図、第４図は前
記実施例における燃料流量比を示す図表、第５図及び第
６図はそれぞれ前記と異なる実施例を示し、２段目燃料
ノズル付近の断面図である。 ２……燃焼器、５……主室ライナ、６……副室ライナ、
９……２段目燃焼空気流路、12……１段目燃料ノズル、
14……２段目燃料ノズル、17……２段目第１噴孔、20…
…２段目第２噴孔、25……燃焼器外筒、28……第１燃料
パイプ、29……第２燃料パイプ、34……燃料分配器。
施例における２段目燃料ノズル付近の拡大詳細断面図、
第３図は第２図の（Ａ）−（Ａ′）断面図、第４図は前
記実施例における燃料流量比を示す図表、第５図及び第
６図はそれぞれ前記と異なる実施例を示し、２段目燃料
ノズル付近の断面図である。 ２……燃焼器、５……主室ライナ、６……副室ライナ、
９……２段目燃焼空気流路、12……１段目燃料ノズル、
14……２段目燃料ノズル、17……２段目第１噴孔、20…
…２段目第２噴孔、25……燃焼器外筒、28……第１燃料
パイプ、29……第２燃料パイプ、34……燃料分配器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 好弘 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 飯塚 信之 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 和田 克夫 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (2)
- 【請求項１】燃焼器外筒と、該燃焼器外筒の内部に設置
されかつ燃焼空気孔を設けた副室ライナ及び該副室ライ
ナの上流端近傍に１段目燃料を供給する１段目燃料ノズ
ルより形成される１段燃焼部と、該副室ライナの下流側
に接続されかつ希釈空気孔を設けた主室ライナにより形
成される２段燃焼部と、副室ライナの下流側の外周壁に
沿って区画されると共に、主室ライナの２段燃焼部内の
上流側に軸方向に連通され、かつ圧縮空気を主室ライナ
に供給する２段燃焼空気流路と、該２段燃焼空気流路内
に複数個設けられた２段目燃料ノズルと、１段目燃料ノ
ズル及び２段目燃料ノズルを制御する燃料分配器とを有
し、１段目を拡散燃焼すると共に、２段目を予混合燃焼
としたガスタービン燃焼器において、前記２段目燃料ノ
ズルの各々を、噴孔が２段燃焼空気流路内の下流部に配
置された第１燃料パイプと噴孔が２段燃焼空気流路内の
上流部に配置された第２燃料パイプとで構成し、燃料分
配器は、ガスタービンの着火から部分負荷までの状態で
は１段目燃料ノズルにより１段燃焼部に燃料をガスター
ビンの出力に応じ供給し、ガスタービンの出力が中間負
荷帯に達した時点で、１段目燃料ノズルによる燃料の供
給をステップ状に減じる一方、前記第１燃料パイプによ
り２段目燃料を２段燃料空気流路内の下流側に供給し、
その第１燃料パイプによる燃料供給をガスタービンの中
間負荷帯に応じ１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に
漸増させ、さらに、ガスタービン出力が中間負荷帯から
高負荷帯に達した時点で、第１燃料パイプによる燃料供
給を減じる一方、前記第２燃料パイプにより２段目燃料
を２段燃料空気流路内の上流側に供給し、その第２燃料
パイプによる燃料供給をガスタービンの高負荷帯に応じ
１段目燃料ノズルによる燃料供給と共に漸増させるよう
に切換制御することを特徴とする低NOxガスタービン燃
焼器。 - 【請求項２】前記２段目燃料ノズルの第１燃料パイプと
第２燃料パイプとは互いに同軸の二重管状構造であっ
て、第２燃料パイプの先端は第１燃料パイプに対して密
着するように絞られた形状をなすと共に、該先端部に噴
孔を有し、第１燃料パイプは第２燃料パイプの先端部よ
り突出すると共に、その先端部に噴孔を有し、かつこれ
ら第1,第２燃料パイプの夫々が独立的に区画された２系
統の燃料ヘッダに接続されていることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の低NOxガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214872A JPH0745935B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60214872A JPH0745935B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6277520A JPS6277520A (ja) | 1987-04-09 |
| JPH0745935B2 true JPH0745935B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=16662959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60214872A Expired - Lifetime JPH0745935B2 (ja) | 1985-09-30 | 1985-09-30 | 低ＮＯｘガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745935B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0668375B2 (ja) * | 1987-04-23 | 1994-08-31 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビンの２段燃焼器運転方法 |
| JP2604933Y2 (ja) * | 1991-07-25 | 2000-06-12 | 三井造船株式会社 | ガスタービン用燃焼器 |
| JP2605145Y2 (ja) * | 1991-08-09 | 2000-06-26 | 三井造船株式会社 | ガスタービン用燃焼器 |
| JPH0545452U (ja) * | 1991-11-15 | 1993-06-18 | 三井造船株式会社 | ガスタービン用燃焼器 |
| US6389815B1 (en) * | 2000-09-08 | 2002-05-21 | General Electric Company | Fuel nozzle assembly for reduced exhaust emissions |
| WO2002053890A1 (en) * | 2000-12-27 | 2002-07-11 | Yanmar Co., Ltd. | Internal combustion engine with exhaust emission control device |
| US10502426B2 (en) * | 2017-05-12 | 2019-12-10 | General Electric Company | Dual fuel injectors and methods of use in gas turbine combustor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57164227A (en) * | 1981-04-03 | 1982-10-08 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustor |
| JPS60185024A (ja) * | 1984-03-02 | 1985-09-20 | Hitachi Ltd | ガスタ−ビン燃焼器 |
-
1985
- 1985-09-30 JP JP60214872A patent/JPH0745935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6277520A (ja) | 1987-04-09 |
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