JPH0759978B2 - Gas turbine - Google Patents
Gas turbineInfo
- Publication number
- JPH0759978B2 JPH0759978B2 JP60144773A JP14477385A JPH0759978B2 JP H0759978 B2 JPH0759978 B2 JP H0759978B2 JP 60144773 A JP60144773 A JP 60144773A JP 14477385 A JP14477385 A JP 14477385A JP H0759978 B2 JPH0759978 B2 JP H0759978B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- air
- fuel
- amount
- primary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガスタービンに係り、特に、低NOx化が図れ
る二段燃焼方式、あるいは、多段燃焼方式の燃焼器を有
するガスタービンに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine, and more particularly to a gas turbine having a two-stage combustion system or a multi-stage combustion system combustor capable of reducing NOx.
ガスタービン燃焼器は、最近、低NOx化が図れるとして
二段燃焼方式、あるいは、多段燃焼器が採用されつつあ
る。これらは、いずれも燃焼用空気量をガスタービン負
荷によって調節する必要がある。例えば、特公昭53-43
号公報には、一次燃焼帯と二次燃焼帯との間の空気通路
にバッフルを設けることから形成されている。低負荷運
転時には燃焼用一次空気を減じるとともに燃焼用二次空
気を増加させることにより、一次燃焼帯が過剰・希薄と
なることを回避する。また、高負荷運転時には、それぞ
れの空気が抵抗なく流入するように、バッフルを調節
し、NOxの発生を抑制する燃焼器が開示されている。し
かし、一段燃焼から二段燃焼への移行時の燃焼性能及び
排出物特性の問題が存在し、公知の空気制御では、燃焼
切換とその前後の燃焼性能を良好に維持することは困難
である。As a gas turbine combustor, recently, a two-stage combustion system or a multi-stage combustor is being adopted for the purpose of achieving low NOx. All of these require that the amount of combustion air be adjusted by the gas turbine load. For example, Japanese Patent Publication Sho 53-43
In the publication, a baffle is provided in the air passage between the primary combustion zone and the secondary combustion zone. During low load operation, the primary combustion zone is reduced and the secondary combustion air is increased to prevent the primary combustion zone from becoming excessive or lean. Further, there is disclosed a combustor that adjusts baffles and suppresses NOx generation so that each air flows in without resistance during high load operation. However, there are problems of combustion performance and emission characteristics when shifting from first-stage combustion to second-stage combustion, and it is difficult to maintain good combustion performance before and after combustion switching by known air control.
本発明の目的は、一段燃焼から二段燃焼への移動時の燃
焼性能を良好に保持し、かつ、排出物特性を良好に維持
することができるガスタービンを提供することにある。An object of the present invention is to provide a gas turbine that can maintain good combustion performance during transfer from first-stage combustion to second-stage combustion, and can also maintain good emission characteristics.
本発明のガスタービンは、一次燃料と空気とを拡散燃焼
させる一次燃料ノズルと、前記一次燃料ノズルの周囲に
配置され、二次燃料と空気とを予混合燃焼させる二次燃
料ノズルと有する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給す
る圧縮機と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動する
タービンとを有する。そして、前記拡散燃焼から前記予
混合燃焼への移行時であって、前記予混合燃焼に使用さ
れるべき空気を減じた状態で、前記圧縮機から燃焼器に
供給される空気の一部を排出するバイパス手段を有し、
前記バイパス手段には空気流量を調整するための流量調
整弁を有することを特徴とする。The gas turbine of the present invention has a combustor having a primary fuel nozzle for diffusively burning primary fuel and air, and a secondary fuel nozzle disposed around the primary fuel nozzle for premixing and burning secondary fuel and air. A compressor for supplying air to the combustor, and a turbine driven by combustion gas from the combustor. Then, at the time of transition from the diffusion combustion to the premixed combustion, with the air to be used for the premixed combustion reduced, a part of the air supplied from the compressor to the combustor is discharged. Has a bypass means to
The bypass means has a flow rate adjusting valve for adjusting the air flow rate.
二段燃焼方式のガスタービン燃焼器において、一段燃焼
から二段燃焼への移行時に、二段目燃焼部へ流入する空
気量を可変装置により減じ、二段目燃焼部を燃焼性能及
び排出物特性の良好な燃空比(燃料流量/空気流量)と
する。さらに、一段燃焼より二段燃焼へと移行した後の
一段目,二段目燃料の増減による燃空比を良好な範囲に
保持するために、二段目燃焼部へ流入する空気量を減じ
た状態で、燃焼器へ流入する空気を抽気し、このことに
より燃焼用空気量を局部的および全体的な調節するよう
にしたことを特徴とする。In a two-stage combustion type gas turbine combustor, the amount of air that flows into the second-stage combustion section is reduced by a variable device during the transition from first-stage combustion to second-stage combustion, and the second-stage combustion section has combustion performance and emission characteristics. And a good fuel-air ratio (fuel flow rate / air flow rate). Furthermore, the amount of air flowing into the second-stage combustion section was reduced in order to keep the fuel-air ratio within a favorable range due to the increase or decrease of the first-stage and second-stage fuels after the transition from first-stage combustion to second-stage combustion. In this state, the air flowing into the combustor is extracted, so that the combustion air amount is locally and globally adjusted.
第1図は、本発明の一実施例を示す。本図において、ガ
スタービンは、圧縮機1,タービン2,燃焼器3などによっ
て構成されている。圧縮機1で圧縮された空気1aは、ケ
ーシング4内を通り燃焼器3に導かれる。燃焼器3は、
外筒5a,5b,内筒6および前部燃焼室7に一次燃料8を供
給する一次燃料ノズル9を装着したエンドカバー10が取
付けられる。内筒6は、前部燃焼室7とこれよりも径が
大きい後部燃焼室11で形成され、前部燃焼室7と後部燃
焼室11との接続部12には、空気供給孔13が設けられる。
ここに二次燃料14が噴出され二次空気と共に後部燃焼室
11へ供給されて、二次燃焼火炎15を形成する。一次燃料
ノズル9から噴出される一次燃料8への着火は、点火栓
(図示せず)により行われ一次燃焼火炎16を形成するよ
うになっている。一方、二次燃料14への着火は、一次燃
焼火炎16よりの火移りにより達せられる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, the gas turbine is composed of a compressor 1, a turbine 2, a combustor 3, and the like. The air 1a compressed by the compressor 1 is guided to the combustor 3 through the inside of the casing 4. Combustor 3
An end cover 10 equipped with a primary fuel nozzle 9 for supplying a primary fuel 8 is attached to the outer cylinders 5a, 5b, the inner cylinder 6 and the front combustion chamber 7. The inner cylinder 6 is formed by a front combustion chamber 7 and a rear combustion chamber 11 having a diameter larger than that of the front combustion chamber 7, and an air supply hole 13 is provided in a connecting portion 12 between the front combustion chamber 7 and the rear combustion chamber 11. .
The secondary fuel 14 is ejected here, and the secondary combustion chamber together with the secondary air
Is fed to 11 to form a secondary combustion flame 15. Ignition of the primary fuel 8 ejected from the primary fuel nozzle 9 is performed by a spark plug (not shown) to form a primary combustion flame 16. On the other hand, the ignition of the secondary fuel 14 is achieved by the transfer from the primary combustion flame 16.
第2図により、さらに、燃焼器3の構成を説明する。一
次燃料8は、一次燃料ノズル9により、前部燃焼室7内
に噴出されるが、噴出部9aは、燃料が分散して噴出され
るように複数本となっている。また、二次燃料14は、同
様に、外筒5a,5bにより、挟まれ固定された二次燃料ノ
ズル17内を通り、さらに、複数本の突出した噴出部18の
先端部より噴出されている。一次燃料8は、前部燃焼室
7内に噴出されて、ケーシング4内を通って流入した大
量の燃焼用空気19と混合拡散し燃焼して一次燃焼火炎16
を形成する。二次燃焼部は、噴出部18より噴出された二
次燃料と開口部20より流入した燃焼用空気21とを噴出部
18の下流で混合させ、後部燃焼室11内にその混合気を供
給する。この開口部20には、それを覆うように可動片22
が設けられ、リンク機構等の手段により、開口部20廻り
で移動し、開口部20より流入する燃焼用空気21の量を調
節できるようになっている。燃焼用空気21の量の調節
は、二次燃料量に見合って行われ、前述した混合気の燃
空比(燃料量/空気量)が適正な範囲となるようにして
いる。さらに、二次燃料が噴出していない低負荷運転域
では、前部燃焼室7内に流入する燃焼用空気19の量を、
可動片22の移動させ、開口部20を開口し、大量に燃焼用
空気21を流入させてバイパスすることにより減少させ
る。これにより、一次燃焼部の燃空比を適正な範囲とな
るように調節する。一次燃焼は、ガスタービンの起動か
ら低負荷運転までの範囲で使用され、低負荷から定格負
荷運転までの範囲では、一次,二次両方の燃焼となる。
一次燃焼のみから一次,二次両方への燃焼移行は、一次
燃焼火炎から二次燃焼用混合気への着火が必要となる。
この着火は、ガスタービンの低負荷運転時に行われる
が、ガスタービンは、回転数一定で運転されているた
め、圧縮機の回転数も一定であり、圧縮空気、すなわ
ち、燃焼用空気量が一定である。このため、燃空比は燃
料量のみによって左右され、燃焼特性、および、排ガス
特性を良好に保持するには、燃焼用空気の調節が必要不
可欠なものとなっている。そこで、二次燃焼用混合気へ
の着火時には、混合気の着火可能な燃空比となるよう
に、開口部20の流路面積を可動片22の移動により小さく
して調節する。しかし、燃焼用空気21の流入量は、適正
な燃空比となった場合に、極めて小量となり、混合気に
は着火したものの後部燃焼室内への混合気の流入速度が
非常に小さくなる。これにより、燃焼火炎が噴出部18ま
で逆流し、噴出部18近傍を焼損させたり、あるいは、燃
焼火炎がふらついて燃焼振動などの異常状態をひき起こ
すことになる。従って、可動片22の移動は、燃焼火炎が
逆流することのない範囲に留められる。逆火防止のため
二次燃焼用混合気の燃空比は、空気量が所定の量より多
いことにより小さい値となっている。The configuration of the combustor 3 will be further described with reference to FIG. The primary fuel 8 is ejected into the front combustion chamber 7 by the primary fuel nozzle 9, and the ejection portions 9a are plural so that the fuel is dispersed and ejected. Similarly, the secondary fuel 14 passes through the inside of the secondary fuel nozzle 17 that is sandwiched and fixed by the outer cylinders 5a and 5b, and is further ejected from the tip of a plurality of protruding ejection portions 18. . The primary fuel 8 is jetted into the front combustion chamber 7, mixed with a large amount of combustion air 19 flowing through the casing 4, diffused, and burned to produce the primary combustion flame 16
To form. The secondary combustion unit ejects the secondary fuel ejected from the ejection unit 18 and the combustion air 21 flowing in from the opening 20.
The mixture is mixed downstream of 18 and the mixture is supplied into the rear combustion chamber 11. A movable piece 22 is provided in this opening 20 so as to cover it.
Is provided, and the amount of the combustion air 21 flowing through the opening 20 can be adjusted by moving around the opening 20 by means of a link mechanism or the like. The amount of the combustion air 21 is adjusted according to the amount of secondary fuel so that the above-described fuel-air ratio (fuel amount / air amount) of the air-fuel mixture falls within an appropriate range. Further, in the low load operation range where the secondary fuel is not ejected, the amount of the combustion air 19 flowing into the front combustion chamber 7 is
The movable piece 22 is moved, the opening 20 is opened, and a large amount of the combustion air 21 is caused to flow in and bypassed to reduce the amount. As a result, the fuel-air ratio of the primary combustion section is adjusted to fall within an appropriate range. The primary combustion is used in the range from the start of the gas turbine to the low load operation, and both the primary and secondary combustion are performed in the range from the low load to the rated load operation.
Combustion transition from primary combustion only to both primary and secondary combustion requires ignition from the primary combustion flame to the secondary combustion mixture.
This ignition is performed during low-load operation of the gas turbine, but since the gas turbine is operated at a constant rotation speed, the rotation speed of the compressor is also constant and the compressed air, that is, the combustion air amount is It is constant. For this reason, the fuel-air ratio depends only on the amount of fuel, and in order to maintain good combustion characteristics and exhaust gas characteristics, it is essential to adjust the combustion air. Therefore, when igniting the air-fuel mixture for secondary combustion, the flow passage area of the opening 20 is adjusted to be smaller by moving the movable piece 22 so that the air-fuel ratio can ignite the air-fuel mixture. However, the inflow amount of the combustion air 21 becomes extremely small when the fuel-air ratio becomes appropriate, and the inflow velocity of the air-fuel mixture into the rear combustion chamber becomes very small although the air-fuel mixture is ignited. As a result, the combustion flame flows back to the ejection portion 18 and burns the vicinity of the ejection portion 18, or the combustion flame fluctuates and causes an abnormal state such as combustion vibration. Therefore, the movement of the movable piece 22 is limited to the range where the combustion flame does not flow back. To prevent flashback, the fuel-air ratio of the secondary combustion air-fuel mixture has a smaller value because the air amount is larger than a predetermined amount.
ここで一次燃焼のみから、一次,二次両方の燃焼となる
場合の燃料量の制御を説明する。ガスタービンの出力
は、回転数一定で運転される発電用では、燃料量に比例
しており、低負荷運転である一次燃焼のみの時は、一次
燃料のみで出力を維持している。ところが、一次,二次
燃焼時は、一次燃料量と二次燃料量の合計の燃料量で出
力を維持することとなり、一次燃料のみについて言え
ば、一次燃焼時の場合と一次,二次燃焼へ移行時の場合
とでは、一次,二次燃焼へ移行時の場合の方が非常に燃
料量が少なく、燃空比が小さくなり燃焼性能への悪影響
をもたらす可能性がある。また、二次燃焼部では、燃焼
用空気量が多く燃空比が小さい状態にある。これらを解
決するために、圧縮機によって圧縮された燃焼用空気を
第1図に示すように、燃焼器へ流入する前にケーシング
4に設けた孔より抽気して、圧力の低い排ガス23中に排
出する。流量調整弁24により抽気量を制御し、燃焼用空
気を全体的に減少させ燃空比を適正な範囲となるように
している。ここで、圧縮機の仕事により得られた高温,
高圧の圧縮空気、すなわち、燃焼用空気を燃焼器のみな
らずタービン2を通すことなく一部を抽気することによ
り、タービン2での通過燃焼ガス量が減少して出力が低
下する傾向となるが、この出力低下部は、燃料量が増加
することにより補われ、実質的に、この抽気により、燃
料量の増加および空気量の減少が生じ、燃空比の増大に
つながる。しかも、この燃空比の増大は、一次,二次燃
焼の開始時に非常に効果を発揮する。第3図は、制御図
である。横軸にガスタービン負荷をとり、可片開度,抽
気量及び燃空比を示しており、横軸は、三者同一尺度と
している。通常、燃焼器において、低NOx化を図るに
は、燃焼火炎温度を低くした希薄低温燃焼方式が有効で
あるとされており、燃焼方式とは燃空比により、ほぼ、
性能が決ってくる。第3図において、燃空比は、下段の
範囲が、一次燃焼部を拡散燃焼方式とした場合の適正範
囲を示し、上段の範囲が、二次燃焼部を予混合燃焼方式
とした場合の適正範囲を示している。両者の範囲は、い
ずれも、上限は、燃空比の増大による火炎温度上昇から
くるNOx値の制限値より決まり、下限は、燃焼可能限界
からくる不完全燃焼により生じるCO値の制限値より決ま
るものであり、いかなる場合にも、この範囲内に燃空比
を制御できなければ、燃焼性能および排ガス特性共に満
足できる燃焼器にはなり得ないものである。Here, the control of the fuel amount when only the primary combustion is performed and both the primary combustion and the secondary combustion are performed will be described. The output of the gas turbine is proportional to the amount of fuel for power generation, which is operated at a constant rotation speed, and the output is maintained with only the primary fuel during the low load operation of the primary combustion only. However, during the primary and secondary combustion, the output is maintained at the total fuel amount of the primary fuel amount and the secondary fuel amount. As far as the primary fuel is concerned, the case of the primary combustion and the primary and secondary combustion is In the case of transition, the amount of fuel is much smaller in the case of transition to primary and secondary combustion, and the fuel-air ratio becomes smaller, which may adversely affect the combustion performance. In the secondary combustion section, the amount of combustion air is large and the fuel-air ratio is small. In order to solve these problems, as shown in FIG. 1, the combustion air compressed by the compressor is extracted from the holes provided in the casing 4 before flowing into the combustor, and is discharged into the exhaust gas 23 having a low pressure. Discharge. The flow rate adjusting valve 24 controls the amount of bleed air to reduce the combustion air as a whole so that the fuel-air ratio falls within an appropriate range. Here, the high temperature obtained by the work of the compressor,
By extracting a part of high-pressure compressed air, that is, combustion air without passing through the combustor as well as the turbine 2, the amount of combustion gas passing through the turbine 2 tends to decrease and the output tends to decrease. The output lowering portion is compensated by an increase in the fuel amount, and substantially, the bleed air causes an increase in the fuel amount and a decrease in the air amount, leading to an increase in the fuel-air ratio. Moreover, this increase in the fuel-air ratio is very effective at the start of the primary and secondary combustion. FIG. 3 is a control diagram. The gas turbine load is plotted on the abscissa, and the allowable opening, bleed air amount, and fuel-air ratio are shown. The abscissa is the same scale for all three. Generally, in a combustor, a lean low-temperature combustion method with a low combustion flame temperature is said to be effective for achieving low NOx.
Performance will be decided. In FIG. 3, the fuel-air ratio shows that the lower range shows an appropriate range when the primary combustion section is a diffusion combustion system, and the upper range is an appropriate range when the secondary combustion section is a premixed combustion system. Indicates the range. In both ranges, the upper limit is determined by the limit value of NOx value resulting from the flame temperature rise due to the increase of the fuel-air ratio, and the lower limit is determined by the limit value of CO value caused by incomplete combustion resulting from the combustible limit. However, in any case, unless the fuel-air ratio can be controlled within this range, a combustor having satisfactory combustion performance and exhaust gas characteristics cannot be obtained.
ここで第3図について、詳細に説明する。起動から定格
回転数に至るまでの制御は、ここに図示していないが、
一次燃焼のみで回転数の上昇による空気量の増加に見合
って所定の燃空比となるように燃料量を増加させ定格回
転数に達し本図に示すガスタービン負荷0(ゼロ)の位
置の燃空比となる。定格回転数に達した後は、ガスター
ビン負荷運転となるがこの間は、全て回転数は一定であ
り、圧縮機よりの圧縮空気、すなわち、燃焼器の方へ流
入する燃焼用空気が一定となる。そのため、特別に燃焼
用空気量を調節しない限りは、ガスタービンの負荷は燃
料量の制御によって行われることになる。一次燃焼のみ
の低負荷運転において、二次燃焼部に流入する空気を調
節する可動片の開度を変えることなく全開にした状態で
は、負荷0(ゼロ)から、負荷上昇に伴い、燃料量が増
加することにより適正な燃空比範囲内で上昇している。
さらに負荷上昇による燃料量の増加により燃空比が上昇
するが、燃空比の上限に近くなりNOx量が増大する傾向
となるため、ここで、前述のように、二次燃焼部に流入
する空気量を可動片の開度を閉の方向へ移動することに
より、徐々に減じる。この操作により頭部燃焼室へ流入
する空気量を増加させ負荷上昇による燃料量の増加に伴
って、結果的には、燃空比はほぼ一定にしてNOx量の上
昇を抑えている。可動片の開度は、負荷上昇と共に、さ
らに、閉方向へ移動し、全閉となる前のある程度開いて
いる状態で、移動は完了する。尚、可動片を全閉としな
いのは、前述したように空気量が極めて小量となり、燃
焼火炎の逆流、あるいは、異常燃焼をひき起こすことが
考えられるためである。その後、空気量を変化すること
なく二次燃料を投入する負荷まで一次燃料の増加により
上昇させることになる。一次燃焼のみから一次,二次燃
焼へ移行する場合の燃料量が、移行前は一次燃料量のみ
であり、移動後は一次燃料と二次燃料との合計燃料量と
なる。移行前後でガスタービン負荷が変わらないとすれ
ば、合計燃料量も一定でなければならず、一次燃焼のみ
の場合の一次燃焼部の燃空比及び一次,二次燃焼時の一
次燃焼部,二次燃焼部各々の燃空比は、燃焼性能及び排
ガス特性を良好に保持できる適正なる燃空比範囲内とな
っていなければならない。ところが、可動片の移動が完
了した状態で空気量を一定にして一次燃焼から一次,二
次燃焼へ移行しようとすると燃空比は、第3図中の破線
で示すように変化し、移行後に燃空比の下限を下廻る結
果となる。第4図に示すように排ガス特性として不完全
燃焼によるCOが破線のように発生し、NOxは低いものの
非常に燃焼性能が低い、不安定な燃焼となり種々の問題
を生じることになる。従って、本発明は、可動片の移動
が完了した状態で、燃焼器に流入する燃焼用空気を抽気
して減じ、適正なる燃空比となるようにするものであ
る。具体的には、圧縮機からの圧縮空気を負荷の上昇と
共に徐々に抽気し、一次燃焼から一次,二次燃焼に移行
する点において最大となるように、流量調整弁により制
御することになっている。ガスタービンは、抽気したこ
とにより、燃焼空気量が減少して燃焼ガス量が減少し、
出力が低下することになる。しかし、負荷一定運転を行
うように制御されるため、抽気量に見合って、出力低下
を補う量の燃料が、さらに、投入されることになり、結
果的には、第3図の燃空比の変化に見られるように燃空
比が上昇することになる。この抽気により、燃空比が増
加したことにより、燃焼温度が上昇し、第4図に示され
るように、多少NOx値が高くなるが、定格運転時よりは
低く問題とならない。COについては、一次燃焼時は、さ
ほど変化ないが、一次,二次燃焼に移行した後の一次,
二次燃焼部の燃空比が抽気によって低下した出力を補う
ための燃料量の増加により高くなり、適正な燃空比範囲
に入るため、従来に比べ極端に減少し、燃焼性能の向上
を図ることができる。一次,二次燃焼移行は、負荷上昇
に伴い燃料量が増加することにより、燃空比が高くなる
傾向にある。抽気量を流量調整弁を閉めることにより徐
々に減じ、燃空比としては、適正な燃空比範囲内でほぼ
一定に保ちながら、抽気量ゼロの状態にする。さらに、
負荷上昇に伴い、二次燃焼部に流入する空気量を可動片
を全開の方向へ移動させることにより、適正な燃空比範
囲内となるように調節しながら、可動片を全開に至るま
で移動させる。それ以後は、空気量の調節は行われず燃
料量の増加により負荷は上昇し、燃空比は、燃料量の増
加と共に増加する。この高負荷範囲では、空気量調節が
完了した時点の燃空比を適正な燃空比範囲の下限近くに
なるように調節しているため、空気量調節が行われなく
ても適正な燃空比範囲内で燃空比が上昇するのみであ
り、燃焼性能および排ガス特性には影響がないようにな
っている。このように、本発明は、二段燃焼器、あるい
は、多段燃焼器でも適用可能であるが、燃焼器の燃焼特
性および排ガス特性を良好に保持するべく全負荷帯で適
正な燃空比範囲内となるように、燃焼用空気の局部的な
調節と、さらに、全体量の調節を兼ね備えていることが
特徴である。Here, FIG. 3 will be described in detail. Control from startup to the rated speed is not shown here,
Only in the primary combustion, the fuel amount is increased to reach the predetermined fuel-air ratio in proportion to the increase in the air amount due to the increase in the rotation speed, the rated rotation speed is reached, and the fuel at the position of gas turbine load 0 (zero) shown in this figure It becomes an empty ratio. After reaching the rated speed, the gas turbine load operation starts, but during this period, the speed is constant and the compressed air from the compressor, that is, the combustion air flowing into the combustor, is constant. . Therefore, unless the amount of combustion air is specially adjusted, the load on the gas turbine is controlled by controlling the amount of fuel. In low-load operation with only primary combustion, when the movable piece that adjusts the air flowing into the secondary combustion section is fully opened without changing the opening, the amount of fuel changes from load 0 (zero) to increase in load. As it increases, it rises within the proper fuel-air ratio range.
Further, the fuel-air ratio rises due to the increase in the fuel amount due to the load increase, but the NOx amount tends to increase near the upper limit of the fuel-air ratio, so here, as described above, it flows into the secondary combustion section. The amount of air is gradually reduced by moving the opening of the movable piece in the closing direction. By this operation, the amount of air flowing into the head combustion chamber is increased, and as the fuel amount is increased due to the increased load, the fuel-air ratio is kept substantially constant, and the increase in the NOx amount is suppressed. The opening of the movable piece further moves in the closing direction as the load increases, and the movement is completed in a state where it is open to some extent before being fully closed. Incidentally, the reason why the movable piece is not fully closed is that, as described above, the amount of air becomes extremely small, which may cause backflow of combustion flame or abnormal combustion. After that, the load of the secondary fuel is increased without changing the air amount by increasing the primary fuel to increase the load. The amount of fuel in the case of shifting from only the primary combustion to the primary and secondary combustion is only the primary fuel amount before the shifting and becomes the total fuel amount of the primary fuel and the secondary fuel after the shifting. If the gas turbine load does not change before and after the transition, the total fuel amount must also be constant, and the fuel-air ratio of the primary combustion part and the primary combustion part, The fuel-air ratio of each secondary combustion unit must be within an appropriate fuel-air ratio range that can maintain good combustion performance and exhaust gas characteristics. However, when an attempt is made to shift from the primary combustion to the primary combustion and the secondary combustion with the air amount kept constant after the movement of the movable piece is completed, the fuel-air ratio changes as shown by the broken line in FIG. The result will be below the lower limit of the fuel-air ratio. As shown in FIG. 4, CO due to incomplete combustion is generated as shown by the broken line in the exhaust gas characteristics, and although NOx is low, combustion performance is extremely low and unstable combustion results in various problems. Therefore, according to the present invention, in a state where the movement of the movable piece is completed, the combustion air flowing into the combustor is extracted and reduced so that the fuel-air ratio becomes appropriate. Specifically, the compressed air from the compressor is gradually extracted as the load increases, and is controlled by the flow rate adjustment valve so that it becomes maximum at the point where the primary combustion changes to the primary and secondary combustion. There is. In the gas turbine, the amount of combustion air decreases and the amount of combustion gas decreases due to the extraction of air.
The output will decrease. However, since the control is performed so as to perform the constant load operation, an amount of fuel that compensates for the output reduction is further supplied in proportion to the extraction amount, and as a result, the fuel-air ratio shown in FIG. 3 is obtained. The fuel-air ratio will increase as seen in the change of. Due to the bleed air, the fuel-air ratio is increased, so that the combustion temperature is increased and the NOx value is slightly increased as shown in FIG. Regarding CO, there is not much change at the time of primary combustion, but the primary after the transition to primary and secondary combustion,
The fuel-air ratio of the secondary combustion section becomes higher due to the increase in the amount of fuel to compensate for the output reduced by the bleed air, and falls within the appropriate fuel-air ratio range, so it is extremely reduced compared to the past and the combustion performance is improved. be able to. In the primary / secondary combustion transition, the fuel-air ratio tends to increase due to an increase in the fuel amount as the load increases. The amount of bleed air is gradually reduced by closing the flow rate adjusting valve, and the fuel-air ratio is kept substantially constant within the proper fuel-air ratio range, while the amount of bleed air is zero. further,
As the load increases, the amount of air flowing into the secondary combustion section is moved to the fully open direction by moving the movable piece so that it is within the proper fuel-air ratio range, while moving the movable piece to full open. Let After that, the air amount is not adjusted, the load increases due to the increase in the fuel amount, and the fuel-air ratio increases with the increase in the fuel amount. In this high load range, the fuel-air ratio when the air amount adjustment is completed is adjusted to be near the lower limit of the proper fuel-air ratio range. The fuel-air ratio only rises within the ratio range, and the combustion performance and exhaust gas characteristics are not affected. Thus, the present invention can be applied to a two-stage combustor or a multi-stage combustor, but within a proper fuel-air ratio range in all load zones in order to maintain good combustion characteristics and exhaust gas characteristics of the combustor. Therefore, it is characterized in that it has both a local adjustment of the combustion air and an adjustment of the total amount.
第5図ないし第7図に本発明の変形例を示す。いずれ
も、第二次燃焼部に流入する空気量を調節する可動片が
設けられている場合の抽気の方法を示している。5 to 7 show a modification of the present invention. Each of them shows a method of extracting air when a movable piece for adjusting the amount of air flowing into the secondary combustion section is provided.
第5図は、圧縮機1で圧縮された空気1aをケーシング4
部より抽気し、配管25により流量調整弁24を介して、タ
ービン2部の中間段に連通しているものを示す。抽気し
た空気をタービン部中間段2aに連通させることにより、
排ガス23中に連通させる場合とは異なり、圧力の高い圧
縮空気をタービン部の燃焼ガスと合流させることによ
り、エネルギの回収が可能となるため、抽気による効率
低下を緩和できる。FIG. 5 shows the casing 1 for the air 1a compressed by the compressor 1.
It shows that the air is extracted from the section and communicates with the intermediate stage of the turbine 2 section through the flow rate adjusting valve 24 by the pipe 25. By communicating the extracted air with the turbine section intermediate stage 2a,
Unlike the case of communicating with the exhaust gas 23, energy can be recovered by joining the compressed air with high pressure with the combustion gas of the turbine section, so that the efficiency decrease due to extraction can be mitigated.
第6図は、抽気した空気を圧縮機1の中間段1bに連通し
ているものを示す。これは、圧縮した空気を圧縮機上流
に抽気して戻すことにより、圧縮機の入口空気量を減じ
燃焼器へ流入する空気量を減じるものである。FIG. 6 shows that the extracted air is communicated with the intermediate stage 1b of the compressor 1. This is to reduce the inlet air amount of the compressor and the amount of air flowing into the combustor by extracting and returning the compressed air upstream of the compressor.
第7図は、抽気する位置を燃焼器3の頭部3aとし、圧縮
された空気1aを燃焼器3の内筒6の表面冷却に充分役立
てた後に抽気するようにしたもので、内筒6のメタル温
度低減に効果がある。尚、第7図に示されるように、燃
焼器3の頭部3aより抽気した空気は、配管25により流量
調整弁24を介して、排ガス23中、あるいは、タービン2
の中間段2aあるいは、圧縮機1の中間段1bのいずれか一
つ、あるいは、組合せとして連通することができる。In FIG. 7, the head 3a of the combustor 3 is located at the location where the air is extracted, and the compressed air 1a is used to sufficiently cool the surface of the inner cylinder 6 of the combustor 3 before the air is extracted. Is effective in reducing the metal temperature. As shown in FIG. 7, the air extracted from the head 3a of the combustor 3 is introduced into the exhaust gas 23 through the flow rate adjusting valve 24 through the pipe 25 or the turbine 2
The intermediate stage 2a, the intermediate stage 1b of the compressor 1, or a combination thereof can be connected.
本発明によれば、燃焼器の燃焼用空気量を局部的、ある
いは、全体的に調節できるので、適正な燃空比範囲内と
なるように、あらゆる条件下で正確に制御可能となり、
ガスタービンの全負荷帯で特に、一次燃焼から一次,二
次燃焼への移行時に燃焼器の燃焼性能および排ガス特性
を良好に保持できる。According to the present invention, the amount of air for combustion of the combustor can be adjusted locally or entirely, so that it can be accurately controlled under all conditions so that it is within an appropriate fuel-air ratio range,
Especially in the full load zone of the gas turbine, the combustion performance and the exhaust gas characteristics of the combustor can be kept good especially during the transition from primary combustion to primary and secondary combustion.
第1図は本発明の一実施例の系統図、第2図は本発明の
燃焼器の断面図、第3図は制御方法の説明図、第4図は
排ガス特性図、第5図ないし第7図は本発明の変形例の
系統図である。 1……圧縮機、2……タービン、3……燃焼器。FIG. 1 is a system diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a combustor of the present invention, FIG. 3 is an explanatory diagram of a control method, FIG. 4 is an exhaust gas characteristic diagram, and FIGS. FIG. 7 is a system diagram of a modified example of the present invention. 1 ... Compressor, 2 ... Turbine, 3 ... Combustor.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久野 勝邦 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 徳永 賢治 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 黒田 倫夫 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 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 石橋 洋二 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 佐藤 勲 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 秦 恒之 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 (56)参考文献 特開 昭60−66020(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsukuni Kuno 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Kenji Tokunaga 3-chome, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 No. 1 Hitachi Ltd., Hitachi Factory (72) Inventor Tomio Kuroda, 502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture 502, Inst. In the Institute of Mechanical Research, Hitate Manufacturing Co., Ltd. (72) Yoji Ishibashi, 502, Kandamachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture In the Mechanical Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Isao Sato, 502, Kandachimachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Machinery Research Laboratory (72) Inventor Tsuneyuki Hata 3-1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Factory (56) Reference Document JP Akira 60-66020 (JP, A)
Claims (1)
料ノズルと、前記一次燃料ノズルの周囲に配置され、二
次燃料と空気とを予混合燃焼させる二次燃料ノズルと有
する燃焼器と、前記燃焼器に空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動するタービンとを
有するガスタービンにおいて、 前記拡散燃焼から前記予混合燃焼への移行時であって、
前記予混合燃焼に使用されるべき空気を減じた状態で、
前記圧縮機から燃焼器に供給される空気の一部を排出す
るバイパス手段を有し、前記バイパス手段には空気流量
を調整するための流量調整弁を有することを特徴とする
ガスタービン。1. A combustor having a primary fuel nozzle for diffusively burning primary fuel and air, and a secondary fuel nozzle arranged around the primary fuel nozzle for premixing and burning secondary fuel and air, A compressor that supplies air to the combustor,
In a gas turbine having a turbine driven by combustion gas from the combustor, at the time of transition from the diffusion combustion to the premixed combustion,
With reduced air to be used for the premixed combustion,
A gas turbine comprising: bypass means for discharging a part of the air supplied from the compressor to the combustor; and the bypass means having a flow rate adjusting valve for adjusting an air flow rate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144773A JPH0759978B2 (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Gas turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60144773A JPH0759978B2 (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Gas turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629124A JPS629124A (en) | 1987-01-17 |
| JPH0759978B2 true JPH0759978B2 (en) | 1995-06-28 |
Family
ID=15370090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60144773A Expired - Lifetime JPH0759978B2 (en) | 1985-07-03 | 1985-07-03 | Gas turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0759978B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02255772A (en) * | 1989-03-30 | 1990-10-16 | Toyo Ink Mfg Co Ltd | Active energy ray curable coating composition |
| EP0679871B1 (en) * | 1993-08-06 | 1998-11-25 | Denso Corporation | Indicator |
| US20070151257A1 (en) * | 2006-01-05 | 2007-07-05 | Maier Mark S | Method and apparatus for enabling engine turn down |
| CN116221776B (en) * | 2023-03-27 | 2024-07-16 | 杭州汽轮控股有限公司 | Secondary combustor with adjustable equivalent ratio and axially staged combustion chamber |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6066020A (en) * | 1983-09-21 | 1985-04-16 | Hitachi Ltd | gas turbine combustor |
-
1985
- 1985-07-03 JP JP60144773A patent/JPH0759978B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS629124A (en) | 1987-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4766721A (en) | Combustor for gas turbine | |
| US5127229A (en) | Gas turbine combustor | |
| US5121597A (en) | Gas turbine combustor and methodd of operating the same | |
| US5450725A (en) | Gas turbine combustor including a diffusion nozzle assembly with a double cylindrical structure | |
| US5323614A (en) | Combustor for gas turbine | |
| GB2146425A (en) | Method of supplying fuel into gas turbine combustor | |
| JPH0816531B2 (en) | Gas turbine combustor | |
| WO1989002052A1 (en) | Gas turbine combustor | |
| JPH0759978B2 (en) | Gas turbine | |
| EP1407194B1 (en) | A method of combustor cycle airflow adjustment | |
| JP2527170B2 (en) | Operation method of gas turbine two-stage combustor | |
| JPH0343534B2 (en) | ||
| JP2000097435A (en) | Gas turbine combustor | |
| JPH0583814B2 (en) | ||
| JPH0752015B2 (en) | gas turbine | |
| JPS6166019A (en) | Gas turbine combustor | |
| CN116202105B (en) | Swirl combustion chamber head structure for optimizing combustion performance | |
| JP2002201966A (en) | Premix combustor for gas turbine and fuel supply control method therefor | |
| JP3110558B2 (en) | Combustor combustion method | |
| JPH0563687B2 (en) | ||
| JPS63156925A (en) | Two-stage combustor structure | |
| JPH0684815B2 (en) | Method and apparatus for operating gas turbine plant | |
| JP3205636B2 (en) | Gas turbine combustor and method for controlling combustion air amount | |
| JPH05215337A (en) | Combustion device of gas turbine | |
| JPH06264771A (en) | Gas turbine plant and method of operating gas turbine plant |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |