JPH0814565A - Gas turbine combustor - Google Patents
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- JPH0814565A JPH0814565A JP1230495A JP1230495A JPH0814565A JP H0814565 A JPH0814565 A JP H0814565A JP 1230495 A JP1230495 A JP 1230495A JP 1230495 A JP1230495 A JP 1230495A JP H0814565 A JPH0814565 A JP H0814565A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明はガスタービン燃焼器に係り、NOx生
成の少ない燃焼方法構造を提供することを目的とする。
【構成】内筒101の端部軸心に二段階の拡散燃料を噴
射する第1燃料ノズル103と、予混合気を流す二重旋
回器108,109を有する拡散−予混合燃焼パイロッ
トバーナ500を設け、その外周に複数の第2予混合バ
ーナ502を設け、更にその外周に複数の第3予混合バ
ーナ503を設ける。予混合バーナ出口端は外周ほど燃
焼室211内へ長く突き出し、出力に応じて軸心から外
周へと燃料供給予混合バーナ本数を制御する。
【効果】この結果、全作動範囲で燃焼効率が高く、全体
燃料の99.5% を希薄予混合燃焼することができるの
で、NOx生成を大幅に低減できる。
(57) [Summary] [Object] The present invention relates to a gas turbine combustor, and an object thereof is to provide a combustion method structure with less NOx production. A diffusion-premix combustion pilot burner 500 having a first fuel nozzle 103 for injecting two-stage diffusion fuel into the end axis of an inner cylinder 101, and double swirlers 108, 109 for flowing a premix air is provided. A plurality of second premix burners 502 are provided on the outer circumference thereof, and a plurality of third premix burners 503 are further provided on the outer circumference thereof. The exit end of the premix burner protrudes longer into the combustion chamber 211 toward the outer circumference, and the number of fuel supply premix burners is controlled from the shaft center to the outer circumference according to the output. [Effect] As a result, the combustion efficiency is high in the entire operating range, and 99.5% of the total fuel can be burned in lean premixed combustion, so that NOx production can be greatly reduced.
Description
【0001】[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、特に希薄予混合燃焼を行うことによるNOx低減に
好適なガスタービン燃焼器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor, and more particularly to a gas turbine combustor suitable for reducing NOx by performing lean premixed combustion.
【0002】[0002]
【従来の技術】希薄予混合燃焼を主体とするガスタービ
ン燃焼装置の一例は実開平2−100060号公報に示されて
おり、内筒軸心部に配置されている拡散燃焼器は燃焼安
定性を高める働きをする。又、その外周側に配置されて
いる多重環状予混合燃焼器の各予混合室からは燃料希薄
予混合気が旋回して供給され、拡散燃焼によって補助さ
れながら燃焼する。2. Description of the Related Art An example of a gas turbine combustor mainly composed of lean premixed combustion is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-100060, in which a diffusion combustor arranged in the inner cylinder axial center portion is stable in combustion. Function to increase Further, a lean fuel premixed gas is swirlingly supplied from each of the premixing chambers of the multiple annular premixing combustor arranged on the outer peripheral side thereof, and burns while being assisted by diffusion combustion.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この場合、中心近傍の
みが燃焼している状態では外周からの空気によって火炎
が冷却されるために燃料の一部が未燃焼のまま排出され
たり、有毒な一酸化炭素が多量に排出される。In this case, when only the vicinity of the center is burning, the flame is cooled by the air from the outer periphery, so that a part of the fuel is discharged unburned or a toxic one is discharged. A large amount of carbon oxide is emitted.
【0004】本発明の目的は、一部分が燃焼している状
態においても燃焼効率が高く、NOx生成の多い拡散燃焼
割合を少なくし、NOx生成の少ない予混合燃焼割合を
多くすると同時にこの予混合気燃料濃度の低い場合にも
安定燃焼し、かつ、広負荷帯で低NOx燃焼が可能なガ
スタービン燃焼装置を提供することである。The object of the present invention is to increase the combustion efficiency even in the state where a portion is combusted, reduce the diffusion combustion ratio that produces a large amount of NOx, increase the premixed combustion ratio that produces a small amount of NOx, and at the same time, premix this mixture. A gas turbine combustion apparatus capable of stable combustion even when the fuel concentration is low and capable of low NOx combustion in a wide load range.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るガスタービン燃焼器の第1の特徴は、燃
焼室の軸心部に配置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行
う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側に配置され、空
気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼を行うと共に、
前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその混合気出口端が
下流側に突出して形成された複数の第1の予混合燃焼器
と、該第1の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、その
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第2
の予混合燃焼器とを有し、前記第1の予混合燃焼器及び
第2の予混合燃焼器を、前記拡散燃焼器の外周側に、円
周方向に交互に配置したことにある。A first feature of a gas turbine combustor according to the present invention for achieving the above object is to arrange a gas turbine combustor in an axial center portion of a combustion chamber and inject fuel to perform diffusion combustion. A diffusion combustor and an outer peripheral side of the diffusion combustor are arranged to eject a mixture of air and fuel for premixed combustion.
A plurality of first premixed combustors formed so that their air-fuel mixture outlet ends project downstream from the fuel outlet end of the diffusion combustor, and more than the air-fuel mixture outlet ends of the first premixed combustor. , A plurality of second air-fuel mixture outlet ends formed to project downstream
And the first premixing combustor and the second premixing combustor are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side of the diffusion combustor.
【0006】また、本発明の第2の特徴は、上記の第1
の予混合燃焼器の混合気出口端に、混合気に旋回を与え
る旋回器を設けたことにある。A second feature of the present invention is that the above-mentioned first feature.
The premixing combustor is provided with a swirler for swirling the mixture at the outlet of the mixture.
【0007】第3の特徴は、燃焼器軸心部に配置され、
入口端と吐出端を持つ管状の第1燃料ノズルと、該第1
燃料ノズルと同軸であって、該第1燃料ノズルの外周に
位置し、入口端部に第1旋回器を有し、吐出端が前記第
1燃料ノズル吐出端とほぼ同一面となる管状の第1空気
送給管と、前記第1燃料ノズルと同軸であって、前記第
1空気送給管の外周に位置し、該第1空気送給管吐出端
とほぼ同一面に第1旋回器と同方向旋回の環状の第2旋
回器を有する管状の第2空気送給管と、該第2空気送給
管吐出端の下流部を急拡大して形成される燃焼室と、前
記第1燃料ノズルの吐出端に軸心に対して放射状の、下
流方向を向いた複数の第1燃料噴口と、前記第1空気送
給管の第1旋回器と吐出端の中間に位置し、前記第1燃
料ノズルの側面から第1空気送給管の内壁に向い、吐出
端側に傾斜した複数の第2燃料噴口を有する拡散燃焼器
にある。The third feature is that the axial center portion of the combustor is arranged,
A tubular first fuel nozzle having an inlet end and a discharge end;
A tubular tubular member that is coaxial with the fuel nozzle, is located on the outer periphery of the first fuel nozzle, has a first swirler at the inlet end, and has a discharge end substantially flush with the discharge end of the first fuel nozzle. 1 air supply pipe, coaxial with the first fuel nozzle, located on the outer circumference of the first air supply pipe, and a first swirler on the same plane as the discharge end of the first air supply pipe A tubular second air feed pipe having an annular second swirler that swirls in the same direction, a combustion chamber formed by rapidly expanding a downstream portion of a discharge end of the second air feed pipe, and the first fuel. A plurality of first fuel injection holes radially oriented with respect to the axis at the discharge end of the nozzle and directed in the downstream direction; and a first swirler of the first air feed pipe and a discharge end located intermediate the first swirler. The diffusion combustor has a plurality of second fuel injection holes that are inclined toward the discharge end from the side surface of the fuel nozzle toward the inner wall of the first air supply pipe.
【0008】また、本発明の第4の特徴は、上記の拡散
燃焼器において、第1空気送給管と第2空気送給管の入
口端を同一空気管路から分岐し、該分岐部の上流に前記
第1空気送給管と第2空気送給管へ供給する空気に混合
するための燃料を噴射する1つ以上の噴口を有する第2
燃料ノズルを追加し、第1燃料ノズルと第2燃料ノズル
へ供給する燃料を各々独立して制御する拡散−予混合燃
焼器に変更したことにある。A fourth feature of the present invention is that, in the above diffusion combustor, the inlet ends of the first air feed pipe and the second air feed pipe are branched from the same air pipe line, A second upstream side having one or more nozzles for injecting fuel to be mixed with the air supplied to the first air feeding pipe and the second air feeding pipe.
A fuel nozzle is added and the diffusion-premix combustor is controlled to independently control the fuel supplied to the first fuel nozzle and the fuel supplied to the second fuel nozzle.
【0009】更に、本発明の第5の特徴は、上記の拡散
−予混合燃焼器を並列に複数個並べ、第2空気送給管吐
出端から下流を一室にして燃焼室を形成し、ガスタービ
ン負荷に対応して作動する拡散−予混合燃焼器の個数を
制御するガスタービン燃焼器にある。Further, a fifth feature of the present invention is to arrange a plurality of the above diffusion-premix combustors in parallel to form a combustion chamber with one chamber downstream from the discharge end of the second air feed pipe, A gas turbine combustor that controls the number of diffusion-premixed combustors operating in response to a gas turbine load.
【0010】更に、本発明の第6の特徴は、拡散燃焼器
の燃料出口近傍に空気を供給する手段に、燃料を供給す
る手段を設けて拡散燃焼器の燃料出口近傍に燃料と空気
の混合気を供給するように構成したことにある。すなわ
ち、拡散燃焼器の燃料と上記の混合気を混合させて燃焼
器の中央部に火炎を形成させるものである。Further, a sixth feature of the present invention is that the means for supplying air to the means for supplying air to the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor is provided with a means for mixing the fuel and air near the fuel outlet of the diffusion combustor. It is configured to supply energy. That is, the fuel of the diffusion combustor and the above air-fuel mixture are mixed to form a flame in the center of the combustor.
【0011】更にまた、上記第1の特徴にあるガスター
ビンの構成に、上記第3の特徴のある拡散燃焼器の燃料
出口近傍に混合気を供給する手段を設けても良い。Furthermore, the structure of the gas turbine having the first characteristic may be provided with a means for supplying an air-fuel mixture in the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor having the third characteristic.
【0012】更にまた、本発明の第7の特徴は、上記第
3の特徴のある拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供
給する手段、すなわち予混合気噴射ノズルの混合気出口
端に、前記混合気に旋回を与える第1の旋回器と該第1
の旋回器の外周側に位置する第2の旋回器を設けると共
に、前記第1及び第2の旋回器から噴出される混合気の
旋回方向がそれぞれ同方向になるように、かつ前記第1
の旋回器から噴出される混合気の流量よりも、前記第2
の旋回器から噴出される混合気の流量が多くなるように
前記第1及び第2の旋回器を構成したことにある。Furthermore, a seventh feature of the present invention is that the means for supplying the air-fuel mixture to the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor having the above-mentioned third feature, that is, the air-fuel mixture outlet end of the pre-mixture injection nozzle, A first swirler for swirling the mixture and the first swirler
A second swirler positioned on the outer peripheral side of the swirler, and the swirling directions of the air-fuel mixture ejected from the first and second swirlers are the same.
Than the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the swirler of
The first and second swirlers are configured so that the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the swirler is increased.
【0013】更にまた、本発明の第8の特徴は、外筒と
内筒との間に空気を流通して燃焼器を冷却するように構
成されたものにおいては、予混合燃焼器から噴出される
混合気の流出方向が、内筒の軸心部に向かうように、予
混合燃焼器の混合気出口端を形成したことにある。Furthermore, an eighth feature of the present invention is that, in a structure in which air is circulated between the outer cylinder and the inner cylinder to cool the combustor, the combustor is ejected from the premix combustor. This is because the air-fuel mixture outlet end of the premix combustor is formed so that the outflow direction of the air-fuel mixture toward the axial center of the inner cylinder.
【0014】上記第5の特徴にある構成は、前述した第
1の特徴乃至第4の特徴にある構成のいずれにも適用し
ても良い。The structure having the fifth characteristic may be applied to any of the structures having the first to fourth characteristics described above.
【0015】更にまた、本発明の第9の特徴は、外筒と
その内部に設けられた燃焼室を形成する内筒とを有し、
この外筒と内筒との間の空気を流通せしめて燃焼器を冷
却するように構成されたものにおいては、拡散燃焼器の
外周側に配置され空気と燃料の混合気を噴出して予混合
燃焼を行うと共に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりも
その混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の
第1の予混合燃焼器と、該第1の予混合燃焼器の混合気
出口端よりも、その混合気出口端が下流側に突出して形
成された複数の第2の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器
と前記第1及び第2の予混合燃焼器との間に設けられた
拡散燃焼器の燃料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給
する予混合気噴出ノズルとを設けると共に、前記第1の
予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼器を、前記拡散燃焼
器の外周側に、円周方向に交互に配置し、更に前記内筒
もしくは前記尾筒に、前記外筒と内筒との間に流通する
空気を前記燃焼室へ導く空気流通孔と、該空気流通孔を
流通する空気の流量を制御する空気流量制御弁を設けた
ことにある。Furthermore, a ninth feature of the present invention is to have an outer cylinder and an inner cylinder that forms a combustion chamber provided inside thereof.
In the one configured to circulate the air between the outer cylinder and the inner cylinder to cool the combustor, it is arranged on the outer peripheral side of the diffusion combustor and ejects a mixture of air and fuel to premix it. A plurality of first premixing combustors formed so that the air-fuel mixture outlet end of the diffusion combustor projects downstream from the fuel outlet end of the diffusion combustor, and mixing of the first premixing combustor. Between the plurality of second premixing combustors whose mixture gas outlet ends project toward the downstream side of the gas outlet ends, and between the diffusion combustor and the first and second premixing combustors. A premixed gas jet nozzle for supplying a mixture of air and fuel is provided in the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor provided in, and the first premixed combustor and the second premixed combustor are On the outer peripheral side of the diffusion combustor, they are alternately arranged in the circumferential direction, and the inner cylinder or the tail cylinder is further arranged. Lies in the provision of the air flow control valve for controlling the air flow hole for guiding the air flowing between the outer cylinder and the inner cylinder into the combustion chamber, the flow rate of air flowing through the air flow hole.
【0016】更にまた、本発明の第10の特徴は、ガス
タービン燃焼器の燃焼室軸心部に設置され、燃料を噴射
して拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周
側に配置され空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼
を行う複数の第1の予混合燃焼器と、該第1の予混合燃
焼器の混合気出口端よりも、その混合気出口端が下流側
に突出して形成された複数の第2の予混合燃焼器と、前
記拡散燃焼器と前記第1及び第2の予混合燃焼器との間
に設けられた前記拡散燃焼器の燃料出口近傍に空気と燃
料の混合気を供給する予混合気噴出ノズルとを設け、前
記第1の予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼器を、前記
拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、かつ
前記ガスタービンの負荷が大きくなるにつれて、前記予
混合気噴出ノズルから、前記第1の予混合燃焼器、第2
の予混合燃焼器の順に燃料を投入して混合気の流量を増
加させるように構成したことにある。Furthermore, a tenth feature of the present invention is a diffusion combustor which is installed at the axial center of a combustion chamber of a gas turbine combustor and injects fuel for diffusion combustion, and an outer peripheral side of the diffusion combustor. A plurality of first premixing combustors disposed in the air-fuel mixture and performing premixed combustion by injecting a mixture of air and fuel, and a mixture mixture outlet end of the first premixer combustor rather than the mixture mixture outlet end thereof. Of a plurality of second premixed combustors formed so as to project downstream and a fuel outlet of the diffusion combustor provided between the diffusion combustor and the first and second premixed combustors A premixed gas injection nozzle for supplying a mixture of air and fuel is provided in the vicinity, and the first premixed combustor and the second premixed combustor are provided in the circumferential direction on the outer peripheral side of the diffusion combustor. Alternately, and as the load on the gas turbine increases, the premixed gas injection nozzles Et al., The first premixed combustors, second
It is configured to increase the flow rate of the air-fuel mixture by injecting fuel in the order of the premix combustor.
【0017】[0017]
【作用】上記本発明の第1の特徴に依れば、第1の予混
合燃焼器の混合気出口端を拡散燃焼器の燃料出口端より
も下流側に突出して形成され、また第2の予混合燃焼器
の混合気出口端は、前記第1の予混合燃焼器の混合気出
口端よりも下流側に突出して形成され、かつこの第1及
び第2の予混合燃焼器を拡散燃焼器の外周側に、円周方
向に交互に配置したので、拡散燃焼器の拡散燃焼火炎
は、第1の予混合燃焼器、第2の予混合燃焼器の順に着
火するようになり、予混合燃焼器の着火性が向上すると
共に、拡散燃焼火炎と予混合燃焼火炎との干渉を抑制す
ることができるので、拡散燃焼火炎は安定した燃焼を維
持することができ、且つ予混合燃焼火炎は、拡散燃焼火
炎の高温火炎の影響を受けることが少なくなるため、希
薄燃焼を行ってNOx生成を抑制するという予混合燃焼
器の特性を活かすことができる。According to the first aspect of the present invention described above, the mixture gas outlet end of the first premixing combustor is formed so as to project downstream of the fuel outlet end of the diffusion combustor, and the second premixing combustor is formed. The air-fuel mixture outlet end of the premixed combustor is formed so as to project downstream of the air-fuel mixture outlet end of the first premixed combustor, and the first and second premixed combustors are connected to the diffusion combustor. Since they are alternately arranged on the outer peripheral side in the circumferential direction, the diffusion combustion flame of the diffusion combustor comes to be ignited in the order of the first premixing combustor and the second premixing combustor. Since the ignition performance of the reactor is improved and the interference between the diffusion combustion flame and the premixed combustion flame can be suppressed, the diffusion combustion flame can maintain stable combustion, and the premixed combustion flame can diffuse. Since it is less affected by the high temperature flame of the combustion flame, lean combustion is performed Generate can utilize the characteristics of the premixed combustors of suppressing.
【0018】また、上記本発明の第2の特徴によれば、
混合気に旋回を与えることができるため、予混合燃焼火
炎の安定性が向上する。According to the second aspect of the present invention described above,
Since the swirling can be given to the mixture, the stability of the premixed combustion flame is improved.
【0019】上記本発明の第3の特徴によれば、燃料流
量が少なくなると、第1空気送給管から供給される空気
のみと混合しつつ、拡散燃焼するが、第1燃料ノズルの
第1燃料噴口から噴射される燃料は第1燃料ノズル吐出
端によって形成される空気の二次流れによって保炎さ
れ、第1燃料ノズルの側面に設けた第2燃料噴口から噴
射される燃料が第1燃料ノズル外壁面に沿って流れ、空
気と一部予混合した状態で、第1燃料噴口から噴射され
る燃料の保炎域に流入するため、保炎域の燃料濃度が理
論的に最も燃焼しやすい燃料濃度に近くなり、拡散火炎
の安定性が向上する。According to the third aspect of the present invention described above, when the fuel flow rate is reduced, the fuel is diffused and burned while being mixed only with the air supplied from the first air supply pipe, but the first fuel nozzle has the first fuel nozzle. The fuel injected from the fuel injection port is flame-retained by the secondary flow of air formed by the discharge end of the first fuel nozzle, and the fuel injected from the second fuel injection port provided on the side surface of the first fuel nozzle is the first fuel. The fuel concentration in the flame-holding region theoretically is the easiest to burn because it flows along the outer wall surface of the nozzle and partially mixed with air into the flame-holding region of the fuel injected from the first fuel injection port. The fuel concentration becomes closer, and the stability of the diffusion flame is improved.
【0020】また、本発明の第4の特徴によれば、前記
第1空気供給管と第2空気供給管から混合気が供給され
るので、燃焼室軸心近傍の拡散火炎は燃焼安定性が高く
なり、前記第2旋回器から流入する混合気との接触面で
燃焼安定性に必要な熱量を供給できるので拡散−予混合
燃焼器全体が安定して燃焼できる。また、この構成では
拡散燃料と予混合燃料を独立して制御できるので、拡散
燃料を少なくしてその外周の第1空気送給管から供給さ
れる混合気中で拡散燃焼し、混合気も大部分が予混合燃
焼することによって、その外周の第2空気送給管から供
給される混合気を安定燃焼させるために必要な熱量を生
成することができるので、NOx生成が少なく、燃焼安
定性の高い燃焼が可能である。Further, according to the fourth aspect of the present invention, since the air-fuel mixture is supplied from the first air supply pipe and the second air supply pipe, the diffusion flame near the axis of the combustion chamber has combustion stability. Since the amount of heat required for combustion stability can be supplied at the contact surface with the air-fuel mixture flowing from the second swirler, the diffusion-premix combustor as a whole can be stably combusted. Further, in this configuration, the diffusion fuel and the premixed fuel can be controlled independently, so that the diffusion fuel is reduced and diffusion combustion is performed in the mixture gas supplied from the first air feed pipe on the outer periphery thereof, and the mixture gas is also large. By premixing and burning the part, the amount of heat necessary for stable combustion of the air-fuel mixture supplied from the second air supply pipe on the outer periphery of the part can be generated, so that NOx generation is small and combustion stability is improved. High combustion is possible.
【0021】更に、本発明の第5の特徴によれば、NO
x生成が少なく、燃焼安定性の高い拡散−予混合燃焼器
をガスタービン負荷に対応して作動する燃焼器の個数を
制御するので、ガスタービンの広い負荷範囲でNOx生
成の少ない運転が可能である。Further, according to the fifth feature of the present invention, NO
Since the number of combustors that operate a diffusion-premix combustor with low x production and high combustion stability according to the gas turbine load is controlled, it is possible to operate with less NOx production in a wide load range of the gas turbine. is there.
【0022】更に、上記本発明の第6の特徴によれば、
拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供給するので、拡
散燃料はこの混合気と混合して燃焼するようになるた
め、拡散燃焼火炎の安定性が大幅に向上する。すなわち
本発明は、拡散燃料のみで拡散燃焼を行う従来の拡散燃
焼器に変えて、拡散燃料と混合気で燃焼室中央部に拡散
燃焼火炎が形成されるように拡散燃焼器を構成したもの
である。Further, according to the sixth feature of the present invention,
Since the air-fuel mixture is supplied to the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor, the diffusion fuel is mixed with the air-fuel mixture and burned, so that the stability of the diffusion combustion flame is significantly improved. That is, in the present invention, the diffusion combustor is configured so that the diffusion combustion flame is formed in the central portion of the combustion chamber by the diffusion fuel and the air-fuel mixture, instead of the conventional diffusion combustor that performs the diffusion combustion only with the diffusion fuel. is there.
【0023】更にまた、上記本発明の第7の特徴によれ
ば、拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供給する予混
合気噴射ノズルの混合器出口端に混合気に旋回を与える
第1の旋回器と該第1の旋回器の外周側に位置する第2
の旋回器を設けると共に、前記第1及び第2の旋回器か
ら噴出される混合気の旋回方向がそれぞれ同方向になる
ように、かつ前記第1の旋回器から噴出される混合気の
流量よりも、前記第2の旋回器から噴出される混合気の
流量が多くなるように前記第1及び第2の旋回器を構成
したので、燃焼室の軸心に設けられた拡散燃料ノズルか
ら噴射された拡散燃料は、上記第1の旋回器から流出し
た混合気と混合してより燃焼しやすい混合気を形成し、
拡散燃焼火炎を安定させることができる。この時、第1
の旋回器から流出される混合気がおおすぎると、拡散燃
料を噴射しても混合気単独で燃焼中の燃焼温度を上昇さ
せる効果が少なくなり、燃焼火炎を安定させる効果が低
下するので必要以上の混合気は、第1の旋回器の外周側
にある第2の旋回器へ流出するように構成する。すなわ
ち第1及び第2の旋回器から噴出される混合気の旋回方
向がそれぞれ同方向になるように、かつ前記第1の旋回
器から噴出される混合気の流量よりも、前記第2の旋回
器から噴出される混合気の流量が多くなるように構成す
ることによって、上記の拡散燃焼火炎を安定させるのに
必要以上の混合気は、第2の旋回器を介して拡散燃焼火
炎の略中央部に供給され、拡散燃焼火炎の安定性を損な
うことなく拡散燃焼火炎と反応するようになる。更に拡
散燃焼用空気に燃料空気予混合気を用いることにより、
軸心に設けられた拡散燃料ノズルから噴射される燃料が
少ない状態でも安定して燃焼することが可能となり、低
NOx化を達成できる。Furthermore, according to the seventh aspect of the present invention, the first aspect is provided in which the mixture gas is swirled at the mixer outlet end of the premixture injection nozzle for supplying the mixture gas to the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor. And a second swivel located on the outer peripheral side of the first swivel
And the swirl direction of the air-fuel mixture jetted from the first and second swirlers is in the same direction, and the flow rate of the air-fuel mixture jetted from the first swirler is Also, since the first and second swirlers are configured so that the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the second swirler increases, the fuel is injected from the diffusion fuel nozzle provided in the axial center of the combustion chamber. The diffused fuel is mixed with the air-fuel mixture flowing out from the first swirler to form a more easily combustible air-fuel mixture,
The diffusion combustion flame can be stabilized. At this time, the first
If the air-fuel mixture flowing out from the swirler is too large, the effect of raising the combustion temperature during combustion by the air-fuel mixture alone will decrease even if the diffused fuel is injected, and the effect of stabilizing the combustion flame will decrease. The air-fuel mixture is discharged to the second swirler on the outer peripheral side of the first swirler. That is, the swirling directions of the air-fuel mixture ejected from the first and second swirlers are the same, and the second swirling is performed more than the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the first swirler. By configuring so that the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the vessel is increased, the air-fuel mixture that is more than necessary to stabilize the diffusion combustion flame described above is passed through the second swirler to approximately the center of the diffusion combustion flame. Is supplied to the section, and reacts with the diffusion combustion flame without impairing the stability of the diffusion combustion flame. Furthermore, by using a fuel-air premixture for the diffusion combustion air,
Even if the amount of fuel injected from the diffusion fuel nozzle provided at the shaft center is small, it is possible to perform stable combustion and achieve low NOx.
【0024】更にまた、上記本発明の第8の特徴によれ
ば、予混合燃焼器から噴出される混合気の流出方向が、
内筒の軸心部に向かうように予混合燃焼器の混合気出口
端を形成したので、予混合燃焼火炎が内筒の側面付近に
流れる冷却空気により冷却されることがないので、予混
合燃焼火炎の燃焼温度が低下することを抑制することが
でき、未燃分の排出を抑制することができる。Furthermore, according to the eighth aspect of the present invention, the outflow direction of the air-fuel mixture ejected from the premix combustor is
Since the air-fuel mixture outlet end of the premix combustor is formed toward the axial center of the inner cylinder, the premix combustion flame is not cooled by the cooling air flowing near the side surface of the inner cylinder. It is possible to suppress a decrease in the combustion temperature of the flame, and it is possible to suppress the discharge of unburned components.
【0025】更にまた、上記本発明の第9の特徴によれ
ば、尾筒もしくは内筒に空気流通孔を設けてこの空気流
通孔から燃焼室へ流入する空気流量を制御するため、燃
焼域へ供給する空気流量を減少させることができ、燃料
空気予混合気の濃度を一定に保つことが可能になり、高
効率,低NOx燃焼が可能となる。Furthermore, according to the ninth feature of the present invention, an air flow hole is provided in the transition piece or the inner tube and the flow rate of the air flowing into the combustion chamber from this air flow hole is controlled. The flow rate of the supplied air can be reduced, the concentration of the fuel-air premixture can be kept constant, and high efficiency and low NOx combustion can be achieved.
【0026】更にまた、上記本発明の第10の特徴によ
れば、予混合気噴出ノズル、第1の予混合燃焼器、第2
の予混合燃焼器の各々の混合比を負荷に対して大きく変
化させずに燃料供給量を増加させることができるため、
予混合燃焼火炎の安定性を更に向上させることができ
る。Further, according to the tenth feature of the present invention, the premixed gas jet nozzle, the first premixed combustor, the second
Since it is possible to increase the fuel supply amount without significantly changing the mixing ratio of each of the premixed combustors of
The stability of the premixed combustion flame can be further improved.
【0027】[0027]
【実施例】本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施例
を図1および図2を用いて説明する。EXAMPLE An example of a gas turbine combustor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【0028】図1は、本実施例のガスタービン燃焼器の
縦断面図である。該燃焼器の外形は燃焼器全体を収納す
る圧力容器である円筒状の外筒102で形成され、この
外筒102の内部には燃焼室211を形成する内筒10
1を有し、内筒101により形成される燃焼室211内
には、その端部中心に、拡散燃料を噴射する拡散燃料ノ
ズルである第1燃料ノズル103が設けられている。FIG. 1 is a vertical sectional view of a gas turbine combustor of this embodiment. The outer shape of the combustor is formed by a cylindrical outer cylinder 102 that is a pressure vessel that houses the entire combustor, and the inner cylinder 10 that forms a combustion chamber 211 inside the outer cylinder 102.
A first fuel nozzle 103, which is a diffusion fuel nozzle for injecting diffusion fuel, is provided at the center of the end of the combustion chamber 211 formed by the inner cylinder 101.
【0029】上記の構成を有する燃焼器における本実施
例の特徴とする構成について、以下に説明する。The characteristic structure of this embodiment of the combustor having the above structure will be described below.
【0030】第1燃料ノズル103の外周に該第1燃料
ノズルの燃料出口近傍に供給される空気に旋回を与える
ための第1の旋回器である環状のスワーラ108と、こ
のスワーラ108の外周に、第2の旋回器であるスワー
ラ109を設け、更にこれらのスワーラ108,109
から流出される空気に燃料を混合する第2燃料ノズル1
11と、第2燃料ノズル111とスワーラ108,10
9との間の第1予混合室206とからなる予混合気噴出
ノズルを設ける。またスワーラ108,109から流出
される混合気の旋回方向は、それぞれが同方向になるよ
うに、スワーラ108,109を構成する。そしてスワ
ーラ108から流出される混合気の流量よりもスワーラ
109から流出される混合気の流量が大きくなるように
スワーラ108,109を構成する。例えばスワーラ1
09の流出面積をスワーラ108の流出面積より大きく
して構成しても良い。An annular swirler 108, which is a first swirler for imparting a swirl to the air supplied to the vicinity of the fuel outlet of the first fuel nozzle 103 on the outer periphery of the first fuel nozzle 103, and an outer periphery of this swirler 108. , A swirler 109 that is a second swirler is provided, and these swirlers 108 and 109 are further provided.
Second fuel nozzle 1 for mixing fuel with air discharged from the
11, the second fuel nozzle 111 and the swirlers 108, 10
And a first premixing chamber 206 between the first and the second mixing chambers 9 and 9. Further, the swirlers 108 and 109 are configured so that the swirling directions of the air-fuel mixture flowing out from the swirlers 108 and 109 are the same. Then, the swirlers 108 and 109 are configured such that the flow rate of the air-fuel mixture flowing out from the swirler 109 is larger than the flow rate of the air-fuel mixture flowing out from the swirler 108. Swirler 1
The outflow area of 09 may be made larger than the outflow area of the swirler 108.
【0031】そしてスワーラ108から流出する旋回を
与えられた混合気は、第1燃料ノズル103から噴出さ
れる燃料と混合して拡散燃焼火炎を形成する。この混合
気は、拡散燃焼火炎が安定する分だけ供給すれば良く、
まだ燃料と空気の燃焼反応が進んでいない燃焼火炎の根
元部に希薄な混合気が多量に供給されると、拡散燃焼火
炎が不安定となり、火炎温度の低下による未燃分の増加
及び効率の低下を招く恐れがある。よって拡散火炎を安
定させるのに必要以上の混合気はスワーラ109から流出
させるようにする。このスワーラ109から流出された
混合気は、燃料と空気の燃焼反応がある程度進んでいる
かもしくは反応が略終了している燃焼火炎の中央部、も
しくは後流側へ供給される。この必要以上の混合気を燃
焼火炎の中央部、もしくは後流側へ供給するために、ス
ワーラ109の混合気出口端部をスワーラ108の混合
気出口端部よりも下流側に突出して形成しても良い。The swirled air-fuel mixture flowing out from the swirler 108 mixes with the fuel ejected from the first fuel nozzle 103 to form a diffusion combustion flame. This mixture should be supplied as much as the diffusion combustion flame is stable,
If a large amount of a lean air-fuel mixture is supplied to the root of a combustion flame in which the combustion reaction of fuel and air has not progressed yet, the diffusion combustion flame becomes unstable, and the unburned component increases due to the decrease in flame temperature and There is a risk of lowering. Therefore, an excessive amount of air-fuel mixture for stabilizing the diffusion flame is allowed to flow out from the swirler 109. The air-fuel mixture flowing out from the swirler 109 is supplied to the central portion of the combustion flame in which the combustion reaction of the fuel and air has progressed to a certain extent or the reaction has almost ended, or to the wake side. In order to supply the excessive air-fuel mixture to the central portion of the combustion flame or to the wake side, the air-fuel mixture outlet end of the swirler 109 is formed so as to project downstream from the air-fuel mixture outlet end of the swirler 108. Is also good.
【0032】また、前記予混合気噴出ノズルの外周に、
第2予混合室205と、第2予混合室205の端部中心
の第3燃料ノズル104と、その外周の空気供給用のス
ワーラ113と空気孔120からなる第1の予混合燃焼
器、及びこの第1の予混合燃焼器の混合気出口端部より
もその混合気出口端部が下流側に突出して形成された、
第3予混合室207と、その端部中心の第4燃料ノズル
105と、その外周の空気供給用のスワーラ110とか
らなる第2の予混合燃焼器を設ける。また第1の予混合
燃焼器の混合気出口端部には予混合気に旋回を与えるス
ワーラ107を設け、燃料と空気の混合を促進させると
共に予混合燃焼火炎を安定させる。Further, on the outer circumference of the premixed gas jet nozzle,
A second premixing chamber 205, a third fuel nozzle 104 at the center of the end of the second premixing chamber 205, a first premixing combustor including an air supply swirler 113 and an air hole 120 on the outer periphery thereof, and The air-fuel mixture outlet end of the first premixing combustor is formed so as to project downstream from the air-fuel mixture outlet end.
A second premix combustor including a third premix chamber 207, a fourth fuel nozzle 105 at the center of the end of the third premix chamber 207, and a swirler 110 for air supply around the third premix chamber is provided. Further, a swirler 107 that swirls the premixed air is provided at the air-fuel mixture outlet end of the first premixed combustor to promote the mixing of fuel and air and stabilize the premixed combustion flame.
【0033】第1の予混合燃焼器には第2予混合室20
5へ供給する空気整流室210と、その空気入口209
と、空気入口209の面積を制御する空気流量制御弁1
06が、第2の予混合燃焼器にはその外周の空気供給用
のスワーラ110と、第3予混合室207の混合気出口
流路方向を決定する偏流板112が設けられている。こ
の偏流板112は、混合気を燃焼室中央部へ向かうよう
にし、第2の予混合燃焼器の燃焼火炎が内筒101及び
外筒102により形成される環状通路208を流れる空
気により冷却されないようにする。特に内筒101の内
側面に空気を流してフィルム冷却を行うものに対しては
効果が大きい。また、内筒101と予混合火炎が接触し
ないため、内筒101のメタル温度を低下させることも
できる。前記第1の予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼
器を、図2に示すように拡散燃焼器の外周側に、円周方
向に交互に配置する。このように第1及び第2の予混合
燃焼器を配置することによって、拡散燃焼器の拡散火炎
は、第1の予混合燃焼器,第2の予混合燃焼器の順に着
火するようになり、予混合燃焼器の着火性が向上すると
共に、拡散燃焼火炎と予混合燃焼火炎との干渉が少なく
なり、拡散燃焼火炎は安定して燃焼を維持することがで
き、予混合燃焼火炎は、拡散燃焼火炎の高温火炎の影響
を受けることが少なくなるため、希薄燃焼を行ってNO
x生成を抑制するという予混合燃焼器の特性を活かすこ
とができる。また、第1の予混合燃焼器と第2の予混合
燃焼器は同一円周上に配置しなくても良い。第2の予混
合燃焼器は、第1の予混合燃焼器が配置されている円周
よりも若干外側に配置する方が好ましい。The second premixing chamber 20 is provided in the first premixing combustor.
5, the air rectifying chamber 210 to be supplied to the
And an air flow control valve 1 for controlling the area of the air inlet 209
06, the second premixing combustor is provided with a swirler 110 for supplying air around the outer periphery thereof, and a flow diverter plate 112 for determining the air-fuel mixture outlet flow path direction of the third premixing chamber 207. The distribution plate 112 directs the air-fuel mixture toward the center of the combustion chamber so that the combustion flame of the second premixing combustor is not cooled by the air flowing through the annular passage 208 formed by the inner cylinder 101 and the outer cylinder 102. To In particular, the effect is great for the one that cools the film by flowing air on the inner surface of the inner cylinder 101. Further, since the inner cylinder 101 and the premixed flame do not come into contact with each other, the metal temperature of the inner cylinder 101 can be lowered. The first premixed combustor and the second premixed combustor are alternately arranged circumferentially on the outer peripheral side of the diffusion combustor as shown in FIG. By arranging the first and second premixed combustors in this way, the diffusion flame of the diffusion combustor is ignited in the order of the first premixed combustor and the second premixed combustor, The ignition performance of the premixed combustor is improved, the interference between the diffusion combustion flame and the premixed combustion flame is reduced, the diffusion combustion flame can maintain stable combustion, and the premixed combustion flame is diffused combustion. Since it is less likely to be affected by the high temperature flame of the flame, lean combustion is performed to reduce NO.
The characteristic of the premixed combustor that suppresses the generation of x can be utilized. Further, the first premix combustor and the second premix combustor do not have to be arranged on the same circumference. It is preferable that the second premixed combustor is arranged slightly outside the circumference where the first premixed combustor is arranged.
【0034】次に図3及び図4を用いて本発明に係るガ
スタービン燃焼器に適用される燃料及び空気の制御方法
について説明する。Next, a fuel and air control method applied to the gas turbine combustor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
【0035】先ず最初に、図1を用いて燃料及び空気の
供給系統を説明する。First, the fuel and air supply system will be described with reference to FIG.
【0036】圧縮機から供給される燃焼用空気は上記内
筒101と外筒102とによって形成される環状通路2
08内を矢印212の方向に進み、途中で分岐した後に
第1予混合室206,第2予混合室205,第3予混合
室207を通って燃焼室211へと供給される。第2予混
合室205へ供給される空気は空気入口209に設けた
流量制御弁106によって空気流量制御された後に一
旦、空気整流室210で減速し、第2予混合室205へ
流入する。一方、第1燃料ノズル103用燃料は配管2
01と図示しない流量制御弁を介して供給され、第2燃
料ノズル111用燃料は配管202と図示しない流量制
御弁を介して供給され、第3燃料ノズル104用燃料は
配管203と図示しない流量制御弁を介して供給され、
第4燃料ノズル105用燃料は配管204と図示しない
流量制御弁を介して供給される。出力0%以下の起動着
火は拡散燃焼器の第1燃料ノズル103から燃料を供給
することで可能であるが、第2燃料ノズル111からの
燃料供給を併用することでも可能である。又、起動着火
時に隣接する燃焼器への火炎伝播を必要とする場合には
第2予混合器205の出口近傍の内筒101に隣接内筒
と連通する火炎伝播管を設け、火炎伝播管近傍の第2予
混合器205へ燃料を供給する第3燃料ノズル104に
も燃料供給することによって火炎伝播可能である。火炎
伝播が完了すると第3燃料ノズルへの燃料供給を停止
し、第1燃料ノズル103と第2燃料ノズル111に燃
料供給して出力0%まで運転する。なお、第1燃料ノズ
ルのみに燃料供給する場合でも出力0%まで運転可能で
ある。出力0%以上に対応した燃料配分を図3に示し、
空気配分を図4に示す。Combustion air supplied from the compressor has an annular passage 2 formed by the inner cylinder 101 and the outer cylinder 102.
The gas is supplied to the combustion chamber 211 through the first premixing chamber 206, the second premixing chamber 205, and the third premixing chamber 207 after branching in the middle in the direction of arrow 212 in 08. The air supplied to the second premixing chamber 205 is decelerated in the air rectifying chamber 210 and then flows into the second premixing chamber 205 after the air flow rate is controlled by the flow rate control valve 106 provided at the air inlet 209. On the other hand, the fuel for the first fuel nozzle 103 is pipe 2
01 and a flow rate control valve (not shown), the fuel for the second fuel nozzle 111 is supplied via a pipe 202 and a flow rate control valve (not shown), and the fuel for the third fuel nozzle 104 and a flow rate control valve (not shown) 203. Supplied through a valve,
The fuel for the fourth fuel nozzle 105 is supplied through the pipe 204 and a flow control valve (not shown). Starting ignition with an output of 0% or less is possible by supplying fuel from the first fuel nozzle 103 of the diffusion combustor, but it is also possible to use fuel supply from the second fuel nozzle 111 together. Further, when flame propagation to the adjacent combustor is required at the time of start-up ignition, a flame propagation tube communicating with the adjacent inner tube is provided in the inner tube 101 near the outlet of the second premixer 205, and the vicinity of the flame propagation tube is provided. The flame can be propagated by supplying the fuel to the third fuel nozzle 104 which supplies the fuel to the second premixer 205. When the flame propagation is completed, the fuel supply to the third fuel nozzle is stopped, the fuel is supplied to the first fuel nozzle 103 and the second fuel nozzle 111, and the operation is performed up to the output of 0%. Even when the fuel is supplied only to the first fuel nozzle, the operation can be performed up to the output of 0%. Figure 3 shows the fuel distribution corresponding to the output of 0% or more.
The air distribution is shown in FIG.
【0037】図3において、横軸はガスタービンの出力
であり、縦軸は燃料流量である。In FIG. 3, the horizontal axis is the output of the gas turbine and the vertical axis is the fuel flow rate.
【0038】出力0%からa%までは拡散燃焼器の第1
燃料ノズル103から燃料P−1を供給し、燃焼室21
1内で燃焼する。出力a%からb%の範囲では第2燃料
ノズル111からの燃料P−2を追加する。出力b%か
らd%までは更に第3燃料ノズル104からの燃料M−
1を追加する。出力d%以上では更に第4燃料ノズル1
05から燃料M−2を追加する。The output from 0% to a% is the first of the diffusion combustor.
Fuel P-1 is supplied from the fuel nozzle 103, and the combustion chamber 21
Burn within 1. In the range of output a% to b%, the fuel P-2 from the second fuel nozzle 111 is added. From the output b% to d%, the fuel M− from the third fuel nozzle 104 is further added.
Add 1. The fourth fuel nozzle 1 is further used when the output is d% or more.
Add fuel M-2 from 05.
【0039】出力0%からa%までは第1燃料ノズル1
03からの燃料P−1と第2燃料ノズル111からの燃
料P−2とを供給して運転することも可能である。From the output 0% to a%, the first fuel nozzle 1
It is also possible to operate by supplying the fuel P-1 from No. 03 and the fuel P-2 from the second fuel nozzle 111.
【0040】図4の空気配分では内筒101の軸中心近
傍スワーラ108,109から燃焼室211に流入する
空気をPで示し、第2予混合室205から燃焼室211
に流入する空気をM−1で示し、第3予混合室207か
ら燃焼室211に流入する空気をM−2で示し、内筒1
01の壁面冷却空気をCで示す。出力b%以下では内筒
軸心部のみで燃焼しており、第1燃料ノズル103から
の燃料P−1と第2燃料ノズル111からの燃料P−2
の合計が増加すると、空気流量制御弁106を閉の方向
に操作して第2予混合器205へ流れる空気M−1を減
少し、第1予混合室206へ流れる空気Pを増加して、
低NOx,高効率燃焼させる。そして、出力b%では第
1燃料ノズル103からの燃料P−1を減少し、第3燃
料ノズル104からの燃料M−1を増加して第2予混合
室205から燃焼室211へ流入する予混合気の量を少
なくするとともに燃料濃度を高くして燃焼しやすくす
る。出力b%からc%の範囲では第2予混合室205へ
供給する燃料M−1を増加するが、生成するNOxを抑
制するためには燃料希薄予混合気を燃焼室211に供給
する必要があり、第2予混合室205へ供給する空気M
−1を空気流量調節弁106を開方向に操作することに
よって増加する。そして出力c%以上では第2予混合室
205から燃焼室211に供給する燃料空気予混合気濃
度が高くなり、空気流量制御することなく安定燃焼可能
である。しかし、予混合気濃度が高くなるとNOx生成
量が多くなるので、出力d%以上では第2予混合室20
5へ供給する燃料M−1を一定にし、第3予混合室20
7へ供給する燃料M−2を増加する。燃料M−2が少な
い場合には第3予混合室207から燃焼室211へ供給
される予混合気燃料濃度は低いが、第3予混合室207
の出口に設けた偏流板112によって予混合気が燃焼室2
11の軸心方向に流れ、上流側の第1予混合室206およ
び第2予混合室205から燃焼室211へ供給された予
混合気が燃焼した燃焼ガスと混合して燃焼する。In the air distribution of FIG. 4, the air flowing into the combustion chamber 211 from the swirlers 108 and 109 near the axial center of the inner cylinder 101 is indicated by P, and the second premixing chamber 205 to the combustion chamber 211 is indicated.
The air flowing into the combustion chamber 211 is indicated by M-1, and the air flowing into the combustion chamber 211 from the third premixing chamber 207 is indicated by M-2.
The wall cooling air of 01 is indicated by C. When the output is less than b%, combustion occurs only in the inner cylinder axial center portion, and the fuel P-1 from the first fuel nozzle 103 and the fuel P-2 from the second fuel nozzle 111.
Is increased, the air flow control valve 106 is operated in the closing direction to decrease the air M-1 flowing to the second premixer 205 and increase the air P flowing to the first premix chamber 206.
Low NOx, high efficiency combustion. Then, at the output b%, the fuel P-1 from the first fuel nozzle 103 is decreased, the fuel M-1 from the third fuel nozzle 104 is increased, and the fuel P-1 flowing from the second premixing chamber 205 into the combustion chamber 211 is increased. The amount of air-fuel mixture is reduced and the fuel concentration is increased to facilitate combustion. The fuel M-1 supplied to the second premixing chamber 205 is increased in the range of the output b% to c%, but it is necessary to supply the lean fuel premixed mixture to the combustion chamber 211 in order to suppress the generated NOx. Yes, air M supplied to the second premix chamber 205
-1 is increased by operating the air flow control valve 106 in the opening direction. When the output is c% or more, the concentration of the fuel-air premixture supplied from the second premixing chamber 205 to the combustion chamber 211 becomes high, and stable combustion can be performed without controlling the air flow rate. However, since the NOx generation amount increases as the premixed gas concentration increases, the second premixing chamber 20 is output when the output d% or more.
The fuel M-1 supplied to No. 5 is kept constant, and the third premixing chamber 20
The fuel M-2 supplied to No. 7 is increased. When the amount of fuel M-2 is small, the concentration of the premixed gas fuel supplied from the third premixing chamber 207 to the combustion chamber 211 is low, but the third premixing chamber 207
The premixed gas is transferred to the combustion chamber 2 by the deflector plate 112 provided at the outlet of the
11, the premixed gas supplied from the upstream first premixing chamber 206 and the second premixing chamber 205 to the combustion chamber 211 is mixed with the burned combustion gas and burned.
【0041】本発明の第3燃料ノズル104への燃料配
管203を2系統にし、各々に燃料流量制御弁を設ける
と、図4の出力b%における第2予混合室205へ供給
する空気M−1を減少することなく、第2予混合室20
5の一部から燃焼室211へ供給する予混合気を燃焼可
能な濃度に保つことが可能であり、燃焼効率の大幅な低
下を防止しつつ、燃焼することが可能である。この場合
には、残りの第2予混合室へは空気のみが供給される。
そして出力が更に増加し、b%とd%の中間になると、
残りの第2予混合室205にも燃料を供給すると高効率
燃焼が可能である。When the fuel pipe 203 to the third fuel nozzle 104 of the present invention is made into two systems and each is provided with a fuel flow rate control valve, the air M− supplied to the second premixing chamber 205 at the output b% in FIG. Second premixing chamber 20 without decreasing 1
It is possible to maintain the concentration of the premixture supplied from a part of No. 5 to the combustion chamber 211 at a combustible concentration, and it is possible to perform combustion while preventing a significant decrease in combustion efficiency. In this case, only air is supplied to the remaining second premixing chamber.
Then, when the output further increases and falls between b% and d%,
If fuel is also supplied to the remaining second premixing chamber 205, highly efficient combustion is possible.
【0042】次に本発明の他の実施例を図5を用いて説
明する。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0043】図1との相異は、内筒101及び外筒10
2により形成された環状通路208に流れる空気を燃焼
室211へ導く空気流通孔213と、この空気流通孔2
13から燃焼室211へ流入される空気の流量を制御す
る空気流量制御弁115を尾筒114の側壁面に設けた
点である。The difference from FIG. 1 is that the inner cylinder 101 and the outer cylinder 10 are different from each other.
Air circulation hole 213 for guiding the air flowing in the annular passage 208 formed by 2 to the combustion chamber 211, and the air circulation hole 2
13 is that an air flow rate control valve 115 that controls the flow rate of air flowing into the combustion chamber 211 from the side wall 13 is provided on the side wall surface of the transition piece 114.
【0044】上記図5の構成を用いたときの燃料の制御
方法を図6を用いて説明する。A fuel control method using the configuration shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
【0045】空気流量制御弁115を開方向に操作する
と、燃焼室211に流入する空気は一様に減少する。ガ
スタービン出力に対する燃料流量配分を図6に示す。出
力0%以下は第1燃料ノズル103からの燃料P−1の
みで運転し、出力0%からb%の範囲は第2燃料ノズル
111からの燃料P−2と第3燃料ノズル104からの
燃料M−1とを追加して同時に燃焼する。出力b%以上
では更に第4燃料ノズル105からの燃料M−2を追加
する。When the air flow control valve 115 is operated in the opening direction, the air flowing into the combustion chamber 211 is uniformly reduced. The fuel flow rate distribution with respect to the gas turbine output is shown in FIG. When the output is 0% or less, only the fuel P-1 from the first fuel nozzle 103 is operated, and when the output is 0% to b%, the fuel P-2 from the second fuel nozzle 111 and the fuel from the third fuel nozzle 104 are operated. Add M-1 and burn at the same time. When the output is b% or more, the fuel M-2 from the fourth fuel nozzle 105 is further added.
【0046】また、上記図5の構成を用いたときの空気
の制御方法を図7を用いて説明する。A method of controlling the air when using the configuration shown in FIG. 5 will be described with reference to FIG.
【0047】出力0%では全体燃料が少ない状態で第1
予混合室206と第2予混合室205へ燃料P−2,M−
1を供給して高効率燃焼するために空気流量制御弁11
5を開方向に操作して空気入口213から尾筒114内
へ流入する空気Bを最大にする。出力がa%に達するま
で燃料の増加に比例して燃焼室211へ供給する空気を
増加するために空気流量制御弁115を閉方向に操作
し、空気Bをゼロにする。出力a%以上では空気流量制
御をすることなく、第1予混合室206と第2予混合室
205からの燃料空気予混合気が高効率燃焼する。出力
b%以上では第3予混合室207にも燃料M−2を供給
する。When the output is 0%, the first
Fuel P-2, M- to the premix chamber 206 and the second premix chamber 205
Air flow control valve 11 for supplying 1 to perform highly efficient combustion
5 is operated in the opening direction to maximize the air B flowing from the air inlet 213 into the transition piece 114. The air flow rate control valve 115 is operated in the closing direction to increase the air supplied to the combustion chamber 211 in proportion to the increase in the fuel until the output reaches a%, and the air B is made zero. When the output is a% or more, the fuel-air premixture from the first premix chamber 206 and the second premix chamber 205 burns with high efficiency without controlling the air flow rate. When the output is b% or more, the fuel M-2 is also supplied to the third premix chamber 207.
【0048】本発明の他の変形例として、図示しない
が、燃焼器部外筒に系外に空気を放出する空気通路を設
け、この通路途中に空気流量制御弁を設ける。ガスター
ビン出力に対する燃料流量配分および空気流量配分は図
6,図7と同様である。As another modification of the present invention, although not shown, an air passage for releasing air to the outside of the system is provided in the outer cylinder of the combustor section, and an air flow control valve is provided in the middle of this passage. The fuel flow rate distribution and the air flow rate distribution for the gas turbine output are the same as those in FIGS. 6 and 7.
【0049】本発明の他の実施例を図8,図9を用いて
説明する。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
【0050】図8において第3予混合室207を内筒1
01と外筒102で形成される環状通路208内に設
け、出口端部を内筒101の壁面に設けている。この場
合の燃料と空気の制御は図3,図4と同様である。In FIG. 8, the third premixing chamber 207 is provided with the inner cylinder 1
01 and the outer cylinder 102 are provided in an annular passage 208, and the outlet end is provided on the wall surface of the inner cylinder 101. The control of fuel and air in this case is the same as in FIGS. 3 and 4.
【0051】次に図1の第1燃料ノズル103及びスワ
ーラ108,109部分に相当する。Next, it corresponds to the first fuel nozzle 103 and the swirlers 108 and 109 in FIG.
【0052】ガスタービン燃焼器のパイロットバーナの
一実施例を図10を用いて説明する。An embodiment of the pilot burner of the gas turbine combustor will be described with reference to FIG.
【0053】図10は本実施例のガスタービン燃焼器パ
イロットバーナの縦断面図である。該パイロットバーナ
の外形は燃焼室211を形成する円筒状の内筒101
と、その上流側の第2空気送給管121で形成され、こ
の第2空気送給管121の吐出端近傍には環状の第2の
スワーラ(第2旋回器)109を有し、その内筒には第
1空気送給管129が設けられている。この第1空気送
給管129の入口端には第2のスワーラ109と同方向
旋回の第1のスワーラ108を有し、その内周である軸
心には拡散燃料を噴射する第1燃料ノズル103が設け
られている。この第1燃料ノズル103と第2空気送給
管121で形成される環状の第1予混合室206には複
数の分岐管151を有する第2燃料ノズル111が設け
られている。第1燃料ノズル103には流量制御弁15
2を有する燃料供給用の配管201が接続されている。
第2燃料ノズル111には流量制御弁153を有する燃
料供給用の配管202が接続されている。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the gas turbine combustor pilot burner of this embodiment. The outer shape of the pilot burner is a cylindrical inner cylinder 101 forming a combustion chamber 211.
And a second air feed pipe 121 on the upstream side of the second air feed pipe 121, and an annular second swirler (second swirler) 109 is provided in the vicinity of the discharge end of the second air feed pipe 121. The cylinder is provided with a first air supply pipe 129. A first swirler 108 that swirls in the same direction as the second swirler 109 is provided at the inlet end of the first air supply pipe 129, and a first fuel nozzle that injects diffused fuel at the axial center that is the inner periphery thereof. 103 is provided. A second fuel nozzle 111 having a plurality of branch pipes 151 is provided in an annular first premixing chamber 206 formed by the first fuel nozzle 103 and the second air supply pipe 121. The first fuel nozzle 103 has a flow control valve 15
A pipe 201 for fuel supply having 2 is connected.
A pipe 202 for fuel supply having a flow rate control valve 153 is connected to the second fuel nozzle 111.
【0054】上記の構成を有するパイロットバーナにお
ける本実施例の特徴とする構成について、以下に説明す
る。The characteristic construction of this embodiment of the pilot burner having the above construction will be described below.
【0055】第1燃料ノズル103の吐出端154に
は、軸心に対して90度よりも狭い角度を持つ、下流方
向を向いた複数の第1燃料噴口155が設けられ、気体
燃料は放射状に噴射される。第1燃料ノズル103の吐
出端154は図示の円錐台状だけでなく、平面でも良
い。第1燃料ノズル103の側面には気体燃料噴射速度
が小さい場合に燃料が第1燃料ノズル103の壁面に沿
って流れるように吐出端側に傾斜した複数の第2燃料噴
口156が設けられており、その位置はその外周の環状
通路125へ空気又は混合気を供給し、かつ、旋回流を
与える第1のスワーラ108と、第1空気送給管129
の吐出端との中間である。これらの気体燃料の外周には
第1のスワーラ108によって旋回を与えられ、環状通
路125を流れる第1の旋回空気流があり、その外周に
は第2のスワーラ109によって旋回を与えられた第2
の旋回空気流がある。前記第1の旋回空気流によって、
第1燃料ノズル103の吐出端154の近傍には小さな
循環流131が形成され、その下流にはやや大きい循環
流132が形成される。また、前記第2の旋回空気流に
よって、前記循環流132の下流に更に大きい循環流1
33が形成される。なお、第2空気送給管121に設け
た環状の第2のスワーラ109の下流に直管部128を
有する場合には循環流133がより下流側に形成され
る。上記の空気流れに対して、第1燃料ノズル103か
ら気体燃料を噴射すると、燃料流量が多い場合には第1
燃料噴口155から噴射される燃料は一部分が第1のス
ワーラ108から供給される空気中で拡散し、循環流13
2によって保炎され、残りの燃料は第2のスワーラ10
9から供給される空気中で拡散し、循環流133によっ
て安定燃焼する。一方、第2燃料噴口156から噴射さ
れる燃料は第1空気送給管129の内壁に衝突し、第1
のスワーラ108から供給される空気と部分予混合し、
循環流132を部分予混合気で形成することになる。燃
料流量が少ない場合には第1燃料噴口155から噴射さ
れる燃料は第1のスワーラ108から供給される空気中
のみで拡散し、循環流132によって保炎される。一
方、第2燃料噴口156から噴射される燃料は第1のス
ワーラ108から供給される空気の環状通路125内に
噴射され、その噴射流速が遅いために第1空気送給管1
29の内壁には到達せず、中心側に集まるので、循環流
132の燃料濃度が高くなり、燃焼しやすくなる。更に
燃料流量が少ない場合には、第1燃料噴口155から噴
射される燃料が空気の循環流132内部に拡散すると、
燃料濃度が低くなりすぎるので、循環流131内部で燃
焼しようとするが、循環流131が小さいために第1燃
料噴口155からの燃料噴射流速が遅くなっても循環流
131の外まで貫通するので、小さな火炎を形成しにく
い。これに対して、第2燃料噴口156は噴口径が小さ
く、吐出端方向に傾斜して設けられているので、燃料噴
射流速が遅くなると、第1燃料ノズル103の壁面に沿
って燃料が流れ、循環流131に流入するので、第1燃
料噴口155から噴射される燃料の一部分と混合するこ
とによって安定燃焼が可能になる。なお、第1のスワー
ラ108は半径流型が望ましいが、軸流型でも機能をは
たすことができる。The discharge end 154 of the first fuel nozzle 103 is provided with a plurality of first fuel injection holes 155 facing the downstream direction and having an angle of less than 90 degrees with respect to the axis, and the gaseous fuel is radiated radially. Is jetted. The discharge end 154 of the first fuel nozzle 103 may have a flat surface as well as the truncated cone shape shown in the drawing. On the side surface of the first fuel nozzle 103, a plurality of second fuel injection holes 156 inclined toward the discharge end side are provided so that the fuel flows along the wall surface of the first fuel nozzle 103 when the gas fuel injection speed is low. , Its position is to supply the air or the air-fuel mixture to the annular passage 125 on the outer periphery thereof, and to provide the swirling flow, and the first swirler 108 and the first air supply pipe 129.
Is the middle of the discharge end. A swirl is given to the outer circumference of these gaseous fuels by the first swirler 108, and there is a first swirling airflow flowing through the annular passage 125, and a second swirl is given to the outer circumference of the gas swirl on the outer circumference.
There is a swirling air flow. By the first swirling airflow,
A small circulation flow 131 is formed near the discharge end 154 of the first fuel nozzle 103, and a slightly larger circulation flow 132 is formed downstream thereof. In addition, the second swirling airflow causes a larger circulation flow 1 downstream of the circulation flow 132.
33 is formed. When the straight pipe portion 128 is provided downstream of the annular second swirler 109 provided in the second air supply pipe 121, the circulation flow 133 is formed further downstream. When the gaseous fuel is injected from the first fuel nozzle 103 to the above-mentioned air flow, when the fuel flow rate is large,
A part of the fuel injected from the fuel injection port 155 diffuses in the air supplied from the first swirler 108, and the circulating flow 13
The second swirler 10 holds the remaining fuel by flame holding
9 is diffused in the air supplied from 9 and is stably burned by the circulating flow 133. On the other hand, the fuel injected from the second fuel injection port 156 collides with the inner wall of the first air supply pipe 129, and
Partly premixed with the air supplied from the swirler 108 of
The circulating stream 132 will be formed with a partial premixture. When the fuel flow rate is small, the fuel injected from the first fuel injection port 155 diffuses only in the air supplied from the first swirler 108, and the flame is held by the circulation flow 132. On the other hand, the fuel injected from the second fuel injection port 156 is injected into the annular passage 125 of the air supplied from the first swirler 108, and the injection flow velocity is slow, so that the first air supply pipe 1
Since they do not reach the inner wall of 29 and gather on the center side, the fuel concentration of the circulation flow 132 becomes high and combustion becomes easy. Further, when the fuel flow rate is low, when the fuel injected from the first fuel injection port 155 diffuses into the air circulation flow 132,
Since the fuel concentration becomes too low, it tries to burn inside the circulation flow 131, but since the circulation flow 131 is small, it penetrates to the outside of the circulation flow 131 even if the fuel injection flow velocity from the first fuel injection port 155 becomes slow. , Difficult to form a small flame. On the other hand, since the second fuel injection port 156 has a small injection port diameter and is inclined in the discharge end direction, when the fuel injection flow velocity becomes slow, the fuel flows along the wall surface of the first fuel nozzle 103, Since it flows into the circulation flow 131, stable combustion becomes possible by mixing with a part of the fuel injected from the first fuel injection port 155. The first swirler 108 is preferably a radial flow type, but can also function as an axial flow type.
【0056】次に拡散燃焼と予混合燃焼器を同時に行う
場合について記す。第1燃料ノズル103から燃料F1
を供給して拡散燃焼し、更に第2燃料ノズル111の複
数の分岐管151に設けた第3燃料噴口151から燃料
F2 を噴射し、第1のスワーラ108及び第2のスワー
ラ109に供給する空気全体に混合して混合気を形成す
る。第1のスワーラ108から供給される空気が混合気
になることになり、第1燃料ノズル103の第1燃料噴
口155及び第2噴口156から噴射される燃料F1 は
燃焼しやすくなり、前記の拡散燃焼単独の場合よりも少
ない燃料F1 で安定燃焼が可能となるので、循環流13
1にリング状の火炎が形成される。この火炎が全体の点
火源となり、第1のスワーラ108から供給された予混
合気は循環流132で燃焼し、この2つの循環流で形成
された火炎が、その外周の第2のスワーラ109から供
給される予混合気の点火源となって循環流133で安定
燃焼し、全体が燃焼する。この効果は予混合燃焼単独で
は安定燃焼困難な希薄予混合気を燃焼する場合に顕著で
ある。この結果、拡散火炎を形成する燃料F1 の割合を
全体燃料の2%以下にすることが可能であり、NOx生
成を大幅に抑制できる。特に第2のスワーラ109の下
流側に直管部128が有り、循環流133が循環流13
2の下流に形成される場合には循環流131,132が
安定して形成され、燃焼安定性が向上するので、燃料F
1 を少なくすることができる。Next, the case where the diffusion combustion and the premixed combustor are simultaneously performed will be described. Fuel F 1 from the first fuel nozzle 103
Of the second fuel nozzle 111, the fuel F 2 is injected from the third fuel injection port 151 provided in the plurality of branch pipes 151 of the second fuel nozzle 111, and the fuel F 2 is supplied to the first swirler 108 and the second swirler 109. Mix with the entire air to form a mixture. The air supplied from the first swirler 108 becomes an air-fuel mixture, and the fuel F 1 injected from the first fuel injection port 155 and the second injection port 156 of the first fuel nozzle 103 is easily combusted. Stable combustion is possible with less fuel F 1 than in the case of diffusion combustion alone.
1, a ring-shaped flame is formed. This flame serves as an overall ignition source, the premixed gas supplied from the first swirler 108 burns in the circulation flow 132, and the flame formed by these two circulation flows is emitted from the second swirler 109 on the outer periphery thereof. It serves as an ignition source for the supplied premixed air, which is stably combusted in the circulation flow 133, and the whole is combusted. This effect is remarkable when the lean premixed gas, which is difficult to perform stable combustion by the premixed combustion alone, is burned. As a result, the proportion of the fuel F 1 forming the diffusion flame can be reduced to 2% or less of the total fuel, and NOx production can be greatly suppressed. In particular, there is a straight pipe portion 128 on the downstream side of the second swirler 109, and the circulation flow 133 is the circulation flow 133.
When it is formed on the downstream side of the fuel cell 2, the circulation flows 131 and 132 are stably formed, and the combustion stability is improved.
1 can be reduced.
【0057】この際に第2のスワーラ109からの予混
合気旋回流の点火源となる第1のスワーラ108からの
予混合気旋回流は燃焼によって生成する熱量が少量であ
ってもその機能をはたすので、第1のスワーラ108の
通路面積は第2のスワーラ109の通路面積よりも小さ
くてよい。At this time, the premixed gas swirl flow from the first swirler 108, which serves as the ignition source of the premixed gas swirl flow from the second swirler 109, has its function even if the amount of heat generated by combustion is small. Therefore, the passage area of the first swirler 108 may be smaller than the passage area of the second swirler 109.
【0058】次に図10のパイロットバーナを用いたガ
スタービン燃焼器の一実施例について示す。図11は本
発明の一実施例の縦断面図である。燃焼室211の軸心
上に図10に示したパイロットバーナ500を配置し、
該パイロットバーナ500の外周に、該パイロットバー
ナ500と同形式の複数のメインバーナ501を平行に
配置する。これらのバーナの出口端をほぼ同一平面と
し、燃焼室211を内筒101で形成される1つの共通
した空間とする。これらの内筒101,パイロットバー
ナ500,複数のメインバーナ501は圧力容器である
外筒102に収納されている。Next, an embodiment of the gas turbine combustor using the pilot burner shown in FIG. 10 will be described. FIG. 11 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention. Arrange the pilot burner 500 shown in FIG. 10 on the axis of the combustion chamber 211,
On the outer periphery of the pilot burner 500, a plurality of main burners 501 of the same type as the pilot burner 500 are arranged in parallel. The outlet ends of these burners are substantially flush with each other, and the combustion chamber 211 is a common space formed by the inner cylinder 101. The inner cylinder 101, the pilot burner 500, and the plurality of main burners 501 are housed in the outer cylinder 102 which is a pressure vessel.
【0059】図示しない圧縮機から供給される空気は、
外筒102と内筒101によって形成される環状通路2
08を矢印250の方向に流れ、途中、内筒101を冷
却する。そして、一部は軸心のパイロットバーナ500
の第2空気供給管121に流入し、残りの大部分は複数
のメインバーナ501の第2空気供給管421に流入
し、残りの燃焼室211の上流端面の(図示しない)冷
却孔から燃焼室211に流入する。The air supplied from the compressor (not shown) is
Annular passage 2 formed by outer cylinder 102 and inner cylinder 101
08 in the direction of arrow 250 to cool the inner cylinder 101 midway. And part of the pilot burner 500 has an axial center.
Of the plurality of main burners 501 into the second air supply pipe 121 of the plurality of main burners 501, and from the cooling holes (not shown) on the upstream end face of the remaining combustion chambers 211 to the combustion chambers. It flows into 211.
【0060】次に起動着火から100%負荷までの燃料
制御について、以下に記述する。図2の構造では各バー
ナが独立しており、運転途中での隣接バーナへの火移し
は困難であることから、起動着火時にはパイロットバー
ナ500の第1燃料ノズル103から拡散燃焼燃料を噴
射すると同時に、複数のメインバーナ501の第1燃料
ノズル401からも拡散燃焼燃料を噴射し、バーナ全数
で拡散燃焼をする。次にパイロットバーナ500の第2
燃料ノズル111から予混合燃料を噴射し、拡散燃焼と
予混合燃焼を同時に行うことにより、ガスタービン低負
荷域を運転する。ガスタービン負荷が増すと、メインバ
ーナ501の第2燃料ノズル411から燃料噴射する予
混合燃焼作動本数を順次増し、ガスタービン負荷100
%では全数のメインバーナ501で拡散燃焼と予混合燃
焼を同時に行う。この際の拡散燃焼燃料は燃焼器全体燃
料の約2%であり、残りの約98%が燃焼火炎温度の低
い予混合燃焼器であることから、NOx生成の少ない運
転が可能である。Next, fuel control from starting ignition to 100% load will be described below. In the structure of FIG. 2, since each burner is independent and it is difficult to transfer the fire to the adjacent burner during operation, at the time of start-up ignition, the diffusion combustion fuel is simultaneously injected from the first fuel nozzle 103 of the pilot burner 500. The diffusion combustion fuel is also injected from the first fuel nozzles 401 of the plurality of main burners 501, and diffusion combustion is performed by all the burners. Next, the second pilot burner 500
The gas turbine low load region is operated by injecting the premixed fuel from the fuel nozzle 111 and simultaneously performing the diffusion combustion and the premixed combustion. When the gas turbine load increases, the number of premix combustion operations in which fuel is injected from the second fuel nozzle 411 of the main burner 501 sequentially increases, and the gas turbine load 100
%, All the main burners 501 simultaneously perform diffusion combustion and premixed combustion. At this time, the diffusion combustion fuel is about 2% of the total fuel of the combustor, and the remaining about 98% is the premixed combustor with a low combustion flame temperature, so that the operation with less NOx production is possible.
【0061】なお、燃焼室211の出口平均ガス温度が
使用燃料の自然発火温度よりも十分高い場合には、保炎
機能を有しない噴口から燃料空気混合気を燃焼室211
内に噴射することによって燃焼することが可能なことか
ら、複数のメインバーナ501の一部を、拡散燃料を噴射
する第1燃料ノズル401,燃料供給系405および燃
料制御弁404の無い構造にすることが可能である。When the outlet average gas temperature of the combustion chamber 211 is sufficiently higher than the spontaneous ignition temperature of the fuel used, the fuel-air mixture is supplied from the injection port having no flame holding function to the combustion chamber 211.
Since it is possible to combust by injecting into the inside, a part of the plurality of main burners 501 has a structure without the first fuel nozzle 401 for injecting diffusion fuel, the fuel supply system 405, and the fuel control valve 404. It is possible.
【0062】次に図10のパイロットバーナを用いたガ
スタービン燃焼器の他の実施例について示す。図12は
本発明の他の実施例の縦断面図であり、図13は本発明
の他の実施例を下流側から見た横断面図である。燃焼室
211を形成する内筒101と、該内筒101の端部軸
心の拡散燃料供給用の第1燃料ノズル103、その外周
の空気供給用の第1のスワーラ108,第2のスワーラ
109,環状の第1予混合室206を形成する第2空気
送給管121,空気に予混合燃料を供給する第2燃料ノ
ズル111によって構成されるパイロットバーナ500
と、これらの外周の第2予混合室205と、該第2予混
合室205の端部中心の第3燃料ノズル104と、その
外周の空気供給用の第3旋回器221と空気孔222
と、第2予混合室205出口端近傍の混合気に旋回を与
える第4のスワーラ107,第2予混合室205へ供給
する空気の整流室210と、その空気入口209と、空
気入口209の面積を制御する流量制御弁106と、燃
焼室211の中間部まで突き出した第3予混合室207
と、その端部中心の第4燃料ノズル105と、その外周
の空気供給用の第5のスワーラ110と、第3予混合室
207の出口端に設けた混合気の流れ方向を決定する偏
流板112と、これらを収納する圧力容器である外筒1
02と、第1燃料ノズル103へ燃料を供給する配管2
01と、その流量制御弁152と、第2燃料ノズル11
1へ燃料を供給する配管202と、その流量制御弁15
3,第3燃料ノズル104へ燃料を供給する配管203
と、その流量制御弁213,第4燃料ノズル105へ燃
料を供給する配管204と、その流量制御弁237とで
燃焼器全体が構成される。Next, another embodiment of the gas turbine combustor using the pilot burner shown in FIG. 10 will be described. 12 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a lateral sectional view of another embodiment of the present invention as seen from the downstream side. An inner cylinder 101 forming a combustion chamber 211, a first fuel nozzle 103 for supplying diffused fuel at an end axis of the inner cylinder 101, a first swirler 108 and a second swirler 109 for supplying air around the inner cylinder 101. A pilot burner 500 including a second air supply pipe 121 forming an annular first premixing chamber 206 and a second fuel nozzle 111 for supplying premixed fuel to the air.
A second premixing chamber 205 on the outer periphery thereof, a third fuel nozzle 104 at the end center of the second premixing chamber 205, a third swirler 221 and an air hole 222 for air supply on the outer periphery thereof.
Of the fourth swirler 107, which swirls the air-fuel mixture in the vicinity of the outlet of the second premixing chamber 205, and the air rectifying chamber 210 of the air supplied to the second premixing chamber 205, its air inlet 209, and the air inlet 209. The flow rate control valve 106 for controlling the area and the third premixing chamber 207 protruding to an intermediate portion of the combustion chamber 211.
A fourth fuel nozzle 105 at the center of the end thereof, a fifth swirler 110 for supplying air around the outer periphery of the fourth fuel nozzle 105, and a deflector plate for determining the flow direction of the air-fuel mixture provided at the outlet end of the third premixing chamber 207. 112 and an outer cylinder 1 which is a pressure container for housing these
02 and a pipe 2 for supplying fuel to the first fuel nozzle 103
01, its flow control valve 152, and the second fuel nozzle 11
No. 1 pipe 202 for supplying fuel and its flow control valve 15
3, Pipe 203 for supplying fuel to the third fuel nozzle 104
The flow rate control valve 213, the pipe 204 for supplying the fuel to the fourth fuel nozzle 105, and the flow rate control valve 237 constitute the entire combustor.
【0063】図示しない圧縮機から供給される燃焼用空
気は前記内筒101と外筒102とによって形成される
環状通路208内を矢印250の方向に進み、途中で内
筒101の冷却や、部品差し込み部のもれ空気として分
岐した後に、環状の第1予混合室206,第2予混合室
205,第3予混合室207を通って燃焼室211へと
供給される。第2予混合室205へ供給される空気は空
気入口209に設けた流量制御弁106によって空気流
量制御された後に一旦、整流室210で減速し、空気孔
120から第2予混合室205へ流入する。なお、図1
2の構造において、空気の流量制御弁106を設けない
状態で運転することが可能である。Combustion air supplied from a compressor (not shown) proceeds in the direction of arrow 250 in the annular passage 208 formed by the inner cylinder 101 and the outer cylinder 102, and in the middle, cools the inner cylinder 101 and parts. After being branched as leak air at the insertion portion, it is supplied to the combustion chamber 211 through the annular first premix chamber 206, second premix chamber 205, and third premix chamber 207. The air supplied to the second premixing chamber 205 is once decelerated in the rectifying chamber 210 after the air flow rate is controlled by the flow rate control valve 106 provided at the air inlet 209, and then flows into the second premixing chamber 205 from the air hole 120. To do. FIG.
In the structure of No. 2, it is possible to operate without providing the air flow control valve 106.
【0064】次に起動着火から100%負荷までの燃料
制御について以下に記述する。起動着火はパイロットバ
ーナ500の第1燃料ノズル103から燃料を供給し、
図示しない点火装置によって着火に必要なエネルギーを
与えることにより着火する。この際に第2燃料ノズル1
11から予混合燃焼用燃料を同時に供給して着火するこ
ともできる。また、起動着火時に隣接する燃焼器への火
炎伝播を必要とする場合には、内筒101の、第2予混
合室205の出口端近傍位置に隣接内筒と連通する火炎
伝播管を設け、パイロットバーナ500に燃料を供給す
るとともに、火炎伝播管近傍の第2予混合室205へ燃
料を供給する第3燃料ノズル104にも燃料を供給する
ことにより、着火及び火炎伝播が可能である。その後、
ガスタービン負荷0%まではパイロットバーナと第2予
混合バーナ502の一部の燃焼を続け、途中からパイロ
ットバーナ単独の燃焼によって運転する。Next, fuel control from starting ignition to 100% load will be described below. For start-up ignition, fuel is supplied from the first fuel nozzle 103 of the pilot burner 500,
Ignition is performed by applying energy necessary for ignition by an ignition device (not shown). At this time, the second fuel nozzle 1
It is also possible to simultaneously supply premixed combustion fuel from 11 for ignition. Further, when flame propagation to the adjacent combustor is required at the time of start-up ignition, a flame propagation pipe communicating with the adjacent inner cylinder is provided at a position near the outlet end of the second premixing chamber 205 of the inner cylinder 101, By supplying fuel to the pilot burner 500 and also supplying fuel to the third fuel nozzle 104 that supplies fuel to the second premix chamber 205 near the flame propagation tube, ignition and flame propagation are possible. afterwards,
Combustion of part of the pilot burner and the second premixing burner 502 is continued until the gas turbine load is 0%, and the pilot burner is operated by combustion alone from the middle.
【0065】ガスタービンの低負荷範囲で、パイロット
バーナ単独の燃焼から、第3燃料ノズル104にも燃料
を供給して第2予混合バーナ502も同時燃焼する状態
に変化する。この際に、複数の第2予混合バーナ502
を2グループに分割し、各々に独立した燃料供給配管2
03を設け、最初に1グループのみを燃焼し、続いて2
グループを燃焼するように燃料制御することにより、燃
焼効率の大幅な低下とNOx生成の増加を防止した運転
が可能である。In the low load range of the gas turbine, the combustion of the pilot burner alone changes to the state of supplying fuel to the third fuel nozzle 104 and simultaneously burning the second premix burner 502. At this time, a plurality of second premix burners 502
Is divided into two groups, each of which has an independent fuel supply pipe 2
03, burning only one group first, then 2
By controlling the fuel so that the groups are burned, it is possible to perform an operation in which the combustion efficiency is significantly reduced and NOx production is prevented from increasing.
【0066】次にガスタービンの中負荷範囲で、パイロ
ットバーナ500と第2予混合バーナ502が燃焼し、
燃焼室211の出口平均ガス温度が供給燃料の自己着火
温度よりも十分高い温度、たとえば、メタンガスの場合
は約1200℃に達すると、更にガスタービン負荷の高
い条件で運転するために第4燃料ノズル105から燃料
を供給し、第5のスワーラ110から流入する空気と第
3予混合室207内で混合した後に燃焼室211内へ噴
射し、自己着火して燃焼する。Next, in the medium load range of the gas turbine, the pilot burner 500 and the second premix burner 502 burn,
When the outlet average gas temperature of the combustion chamber 211 reaches a temperature sufficiently higher than the self-ignition temperature of the supplied fuel, for example, about 1200 ° C. in the case of methane gas, the fourth fuel nozzle is operated in order to operate under a higher gas turbine load. Fuel is supplied from 105, mixed with air flowing in from the fifth swirler 110 in the third premixing chamber 207, and then injected into the combustion chamber 211, self-ignited and burned.
【0067】図12の燃焼器ではパイロットバーナ50
0で燃焼する燃料は燃焼器全体燃料の25%以下であ
り、第1燃料ノズル103から供給する拡散燃焼用燃料
はパイロットバーナ500で燃焼する燃料の約2%であ
ることから、全体燃料に対する拡散燃焼用燃料の割合は
0.5% 以下である。したがって、NOx生成の少ない
希薄予混合燃焼が全体の99.5% 以上であることか
ら、NOx生成の大幅な抑制が可能である。In the combustor shown in FIG. 12, the pilot burner 50 is used.
The fuel burned at 0 is 25% or less of the total fuel of the combustor, and the diffusion combustion fuel supplied from the first fuel nozzle 103 is about 2% of the fuel burned at the pilot burner 500. The proportion of combustion fuel is 0.5% or less. Therefore, since the lean premixed combustion with less NOx production is 99.5% or more of the whole, NOx production can be significantly suppressed.
【0068】本発明を適用したガスタービン蒸気タービ
ンコンバインド発電プラントの系統図を図14に示す。
圧縮機301からの空気を燃焼器303に導き、燃料を
供給して低NOx濃度の高温燃焼ガスを発生し、タービ
ン302で膨張することによって仕事をし、その仕事を
発電機304の出力として取り出す。仕事をした燃焼排
ガスは排熱回収ボイラ307に導かれる。通常はこの中
の脱硝装置308によってNOx濃度を低減されるが、
本発明を適用すると脱硝装置が不要となる。排熱回収ボ
イラ307では水蒸気を発生し、その蒸気を蒸気タービ
ン305へ導いて仕事をさせ、その仕事を発電機304
の出力として取り出す。A system diagram of a gas turbine steam turbine combined power generation plant to which the present invention is applied is shown in FIG.
The air from the compressor 301 is guided to the combustor 303, fuel is supplied to generate high temperature combustion gas with a low NOx concentration, and the turbine 302 is expanded to perform work, and the work is taken out as an output of the generator 304. . The combustion exhaust gas that has worked is guided to the exhaust heat recovery boiler 307. Normally, the NOx concentration is reduced by the denitration device 308 therein,
When the present invention is applied, a denitration device becomes unnecessary. The exhaust heat recovery boiler 307 generates steam, guides the steam to the steam turbine 305 to perform work, and the work is performed by the generator 304.
As the output of.
【0069】[0069]
【発明の効果】本発明によれば、ごく少量の拡散燃焼に
よって、その外周の燃料希薄予混合気で着火し、更に外
周の燃料希薄予混合気を燃焼することが可能であり、N
Ox生成の少ない予混合燃焼を主とした燃焼であること
から、NOx生成を大幅に減少できる。According to the present invention, it is possible to ignite the fuel-lean premixture on the outer periphery and to burn the fuel-lean premixture on the outer periphery by an extremely small amount of diffusion combustion.
Since the combustion is mainly premixed combustion with less Ox production, NOx production can be greatly reduced.
【0070】また、上記燃焼器を複数個集合して1つの
燃焼器を構成したことにより、低負荷時には燃焼に関与
しない空気をバイパスして流すことが可能であり、常に
燃焼効率が高く、NOx生成を大幅に減少した運転が可
能である。Further, by composing one combustor by assembling a plurality of the above combustors, it is possible to bypass the air that is not involved in combustion when the load is low, so that the combustion efficiency is always high and NOx is high. Operation with significantly reduced production is possible.
【0071】更に、上記燃焼器をパイロットバーナとし
て全体燃焼の点火源とし、その外周の下流位置から燃料
希薄予混合気を噴射する構造を加えて1つの燃焼器を構
成したことにより、低出力時には燃焼に関与しない空気
が燃焼を完了した燃焼ガスに混合するので、常に燃焼効
率が高い。また、拡散燃焼割合が非常に少ないことから
NOx生成を一層大幅に低減できる。NOx減少によ
り、排気ダクト又は排熱回収ボイラ途中に設けられてい
た脱硝装置が不要になる。Further, by constructing one combustor by adding the structure in which the above-mentioned combustor is used as an ignition source for overall combustion as a pilot burner and injecting a lean fuel premixture from a downstream position of its outer periphery, at the time of low output Since the air that is not involved in combustion mixes with the combustion gas that has completed combustion, combustion efficiency is always high. Moreover, since the diffusion combustion ratio is very small, NOx production can be further reduced significantly. Due to the reduction of NOx, the denitration device provided in the exhaust duct or in the middle of the exhaust heat recovery boiler becomes unnecessary.
【図1】本発明の一実施例に係るガスタービン燃焼器の
縦断面図。FIG. 1 is a vertical sectional view of a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例に係るガスタービン燃焼器の
横断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明に係るガスタービン燃焼器を実施する場
合の燃料制御方法の例を示した図。FIG. 3 is a diagram showing an example of a fuel control method when a gas turbine combustor according to the present invention is implemented.
【図4】本発明に係るガスタービン燃焼器を実施する場
合の空気流量制御方法の例を示した図。FIG. 4 is a diagram showing an example of an air flow rate control method when a gas turbine combustor according to the present invention is implemented.
【図5】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の縦断面図。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention.
【図6】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
を実施する場合の燃料制御方法の例を示した図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a fuel control method when a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention is implemented.
【図7】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
を実施する場合の空気流量制御方法の例を示した図。FIG. 7 is a diagram showing an example of an air flow rate control method when implementing a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention.
【図8】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の縦断面図。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention.
【図9】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の横断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a gas turbine combustor according to another embodiment of the present invention.
【図10】本発明の他の実施例の縦断面図。FIG. 10 is a vertical sectional view of another embodiment of the present invention.
【図11】本発明の他の実施例を用いた燃焼器の一実施
例の縦断面図。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of one embodiment of a combustor using another embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施例を用いた燃焼器の他の実
施例の縦断面図。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of a combustor using another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の一実施例を用いた燃焼器の他の実施
例の横断面図。FIG. 13 is a cross-sectional view of another embodiment of a combustor using one embodiment of the present invention.
【図14】本発明に係るガスタービン燃焼器を適用する
コンバインド発電プラント系統図。FIG. 14 is a system diagram of a combined power generation plant to which the gas turbine combustor according to the present invention is applied.
101…内筒、103…第1燃料ノズル、104…第3
燃料ノズル、105…第4燃料ノズル、106…空気流
量制御弁、107,108,109,110,113…
スワーラ、111…第2燃料ノズル、205…第2予混
合室、206…第1予混合室、207…第3予混合室、
211…燃焼室。101 ... Inner cylinder, 103 ... First fuel nozzle, 104 ... Third
Fuel nozzle, 105 ... Fourth fuel nozzle, 106 ... Air flow control valve, 107, 108, 109, 110, 113 ...
Swirler, 111 ... Second fuel nozzle, 205 ... Second premix chamber, 206 ... First premix chamber, 207 ... Third premix chamber,
211 ... Combustion chamber.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 一躬 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 小泉 浩美 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 吉永 洋一 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiro Iwai 502 Jinritsucho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Machinery Research Institute, Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor, Yoichi Yoshinaga, 502 Kintatemachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture.
Claims (10)
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側
に配置され、空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼
を行うと共に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第1
の予混合燃焼器と、該第1の予混合燃焼器の混合気出口
端よりも、その混合気出口端が下流側に突出して形成さ
れた複数の第2の予混合燃焼器とを有し、 前記第1の予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置したこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。1. A diffusion combustor which is arranged at the axial center of a combustion chamber and injects fuel to perform diffusion combustion; and a diffusion combustor which is arranged on the outer peripheral side of the diffusion combustor and ejects a mixture of air and fuel. Premixed combustion is performed, and a plurality of first air-fuel mixture outlets are formed so that their air-fuel mixture outlet ends project downstream from the fuel outlet end of the diffusion combustor.
Of the premixed combustor and a plurality of second premixed combustors formed such that the mixture mixture outlet end thereof projects downstream from the mixture mixture outlet end of the first premixed combustor. A gas turbine combustor in which the first premixed combustor and the second premixed combustor are alternately arranged circumferentially on the outer peripheral side of the diffusion combustor.
いて、前記第1の予混合燃焼器の混合気出口近傍に、前
記混合気に旋回を与える旋回器を設けたことを特徴とす
るガスタービン燃焼器。2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein a swirler for swirling the mixture is provided in the vicinity of the mixture outlet of the first premixing combustor. Turbine combustor.
を持つ管状の第1燃料ノズルと、該第1燃料ノズルと同
軸であって、該第1燃料ノズルの外周に位置し、入口端
部に第1旋回器を有し、吐出端が前記第1燃料ノズル吐
出端とほぼ同一面となる管状の第1空気送給管と、前記
第1燃料ノズルと同軸であって、前記第1空気送給管の
外周に位置し、該第1空気送給管吐出端とほぼ同一面に
第1旋回器と同方向旋回の環状の第2旋回器を有する管
状の第2空気送給管と、該第2空気送給管吐出端の下流
部を急拡大して形成される燃焼室と、前記第1燃料ノズ
ルの吐出端に、軸心に対して放射状の、下流方向に向い
た複数の第1燃料噴口と、前記第1空気送給管の第1旋
回器と吐出端の中間に位置し、前記第1燃料ノズルの側
面から第1空気送給管の内壁に向い、かつ、吐出端側に
傾斜した複数の第2燃料噴口とを有する拡散燃焼器。3. A tubular first fuel nozzle, which is disposed at the axial center of the combustor and has an inlet end and a discharge end, and which is coaxial with the first fuel nozzle and is located on the outer periphery of the first fuel nozzle. A first air supply pipe having a first swirler at the inlet end, the discharge end of which is substantially flush with the discharge end of the first fuel nozzle, and coaxial with the first fuel nozzle, A tubular second air feed located on the outer periphery of the first air feed pipe and having an annular second swirler that swivels in the same direction as the first swirler on the same plane as the discharge end of the first air feed pipe. A supply pipe, a combustion chamber formed by abruptly expanding the downstream portion of the discharge end of the second air feed pipe, and a discharge end of the first fuel nozzle, which is directed toward a downstream direction that is radial with respect to the axis. A plurality of the first fuel injection ports and the first swirler of the first air supply pipe and the discharge end, and the first air supply pipe is provided from a side surface of the first fuel nozzle. Toward the inner wall of the tube, and the diffusion combustor having a plurality of second fuel injection port which is inclined discharge end.
1空気送給管と第2空気送給管の入口端を同一空気管路
から分岐し、該分岐部の上流に前記第1空気送給管と第
2空気送給管へ供給する空気に混合するための燃料を噴
射する1つ以上の噴口を有する第2燃料ノズルを有し、
第1燃料ノズルと第2燃料ノズルへ供給する燃料を各々
独立して制御する拡散−予混合燃焼器。4. The diffusion combustor according to claim 1, wherein the inlet ends of the first air feed pipe and the second air feed pipe are branched from the same air pipe line, and the first air supply pipe is provided upstream of the branched portion. A second fuel nozzle having one or more nozzles for injecting fuel for mixing with air supplied to the air supply pipe and the second air supply pipe,
A diffusion-premix combustor for independently controlling the fuel supplied to the first fuel nozzle and the fuel supplied to the second fuel nozzle.
列に複数個並べ、第2空気送給管吐出端から下流を一室
にして燃焼室を形成し、ガスタービン負荷に対応して作
動する拡散−予混合燃焼器の個数を制御するガスタービ
ン燃焼器。5. A plurality of diffusion-premixing combustors according to claim 2 are arranged in parallel, and a combustion chamber is formed by making one chamber downstream from the discharge end of the second air feed pipe to cope with a gas turbine load. A gas turbine combustor that controls the number of diffusion-premix combustors that operate in unison.
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の燃料出
口近傍に空気を供給する空気供給手段と、前記拡散燃焼
器の外周側に配置され、燃料と空気の混合気を噴出して
予混合燃焼を行う予混合燃焼器とを備えてなるガスター
ビン燃焼器において、 前記空気供給手段に燃料を供給する燃料供給手段を設
け、前記拡散燃焼器の燃料出口近傍に、空気と燃料の予
混合気を供給するように構成したことを特徴とするガス
タービン燃焼器。6. A diffusion combustor which is arranged at an axial center of a combustion chamber and injects fuel to perform diffusion combustion, air supply means for supplying air to the vicinity of a fuel outlet of the diffusion combustor, and the diffusion combustion. A gas turbine combustor disposed on the outer peripheral side of the combustor, comprising a premix combustor for injecting a mixture of fuel and air to perform premix combustion, a fuel supply means for supplying fuel to the air supply means. And a premixture of air and fuel is supplied near the fuel outlet of the diffusion combustor.
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該前記拡散燃焼器の外
周側に配置され、燃料と空気の混合気を噴出して予混合
燃焼を行う予混合燃焼器とを備えてなるガスタービン燃
焼器において、 前記拡散燃焼器と前記予混合燃焼器との間に、燃料と空
気の混合気を噴出する環状の予混合気噴出ノズルを設置
し、該予混合気噴出ノズルの混合気出口端に、前記混合
気に旋回を与える第1の旋回器と該第1の旋回器の外周
側に位置する第2の旋回器を設けると共に、前記第1及
び第2の旋回器から噴出される混合気の旋回方向がそれ
ぞれ同方向になるように、かつ前記第1の旋回器から噴
出される混合気の流量よりも、前記第2の旋回器から噴
出される混合気の流量が多くなるように前記第1及び第
2の旋回器を構成したことを特徴とするガスタービン燃
焼器。7. A diffusion combustor which is arranged at the axial center of a combustion chamber and injects fuel to perform diffusion combustion, and a diffusion combustor which is arranged on the outer peripheral side of the diffusion combustor and ejects a mixture of fuel and air. In a gas turbine combustor comprising a premixed combustor for premixed combustion, an annular premixed gas jetting a mixture of fuel and air between the diffusion combustor and the premixed combustor. A jet nozzle is installed, and a first swirler that swirls the mixture and a second swirler located on the outer peripheral side of the first swirler are provided at the mixture outlet end of the premixed gas jet nozzle. The first and second swirlers are arranged so that the swirling directions of the air-fuel mixture ejected from the first and second swirlers are the same, and the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the first swirler is higher than the flow rate of the air-fuel mixture. In order to increase the flow rate of the air-fuel mixture ejected from the second swirler, A gas turbine combustor characterized by comprising a swirler of the above.
内部に設置され、燃焼室を形成する内筒と、該内筒の軸
心部に設置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行う拡散燃
焼器と、該前記拡散燃焼器の外周側に配置され、燃料と
空気の混合気を噴出して予混合燃焼を行う予混合燃焼器
とを備え、前記外筒と内筒との間に空気を流通して燃焼
器を冷却するように構成されたガスタービン燃焼器にお
いて、 前記予混合燃焼器から噴出される混合気の流出方向が、
前記内筒の軸心部に向かうように、前記予混合燃焼器の
混合気出口端を形成したことを特徴とするガスタービン
燃焼器。8. An outer cylinder forming the outer shape of a combustor, an inner cylinder installed inside the outer cylinder and forming a combustion chamber, and an inner cylinder installed in the axial center portion of the inner cylinder for injecting fuel. The outer cylinder and the inner cylinder are provided with a diffusion combustor that performs diffusion combustion, and a premixing combustor that is disposed on the outer peripheral side of the diffusion combustor and ejects a mixture of fuel and air to perform premixing combustion. In a gas turbine combustor configured to circulate air between and to cool the combustor, the outflow direction of the air-fuel mixture ejected from the premix combustor is
A gas turbine combustor, wherein an air-fuel mixture outlet end of the premix combustor is formed so as to face an axial center portion of the inner cylinder.
内部に設置され、燃焼室を形成する内筒と、前記内筒に
連結され、前記燃焼室からの燃焼ガスをガスタービンへ
導く尾筒とを有し、前記外筒と内筒との間に空気を流通
せしめて前記燃焼器を冷却するように構成されたガスタ
ービン燃焼器において、 前記内筒の軸心部に設置され、燃料を噴射して拡散燃焼
を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側に配置され
空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼を行うと共
に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその混合気出口
端が下流側に突出して形成された複数の第1の予混合燃
焼器と、該第1の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、
その混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の
第2の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器と前記第1及び
第2の予混合燃焼器との間に設けられた前記拡散燃焼器
の燃料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給する予混合
気噴出ノズルとを設けると共に、 前記第1の予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、か
つ前記内筒もしくは前記尾筒に、前記外筒と内筒との間
に流通する空気を前記燃焼室へ導く空気流通孔と、該空
気流通孔を流通する空気の流量を制御する空気流量制御
弁を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。9. An outer cylinder forming an outer shape of a combustor, an inner cylinder installed inside the outer cylinder to form a combustion chamber, and an inner cylinder connected to the inner cylinder to gas combustion gas from the combustion chamber. A gas turbine combustor having a transition piece that leads to a turbine and configured to cool the combustor by circulating air between the outer cylinder and the inner cylinder. A diffusion combustor which is installed and performs a diffuse combustion by injecting fuel, and a mixture of air and fuel which is arranged on the outer peripheral side of the diffusion combustor and ejects a premixed combustion to perform a premixed combustion A plurality of first premixing combustors formed so that the air-fuel mixture outlet end projects downstream from the outlet end, and the air-fuel mixture outlet end of the first premixing combustor,
A plurality of second premixed combustors whose mixture air outlet ends are formed to project downstream, and the diffusion provided between the diffusion combustor and the first and second premixed combustors. A premixed gas injection nozzle for supplying a mixture of air and fuel is provided in the vicinity of the fuel outlet of the combustor, and the first premixed combustor and the second premixed combustor are provided around the diffusion combustor. On the side, and arranged alternately in the circumferential direction, and in the inner cylinder or the transition piece, air circulation holes for guiding air flowing between the outer cylinder and the inner cylinder to the combustion chamber, and the air circulation holes. A gas turbine combustor comprising an air flow rate control valve for controlling a flow rate of air flowing through the gas turbine combustor.
置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、
該拡散燃焼器の外周側に配置され空気と燃料の混合気を
噴出して予混合燃焼を行う複数の第1の予混合燃焼器
と、該第1の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、その
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第2
の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器と前記第1及び第2
の予混合燃焼器との間に設けられた前記拡散燃焼器の燃
料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給する予混合気噴
出ノズルとを備え、 前記第1の予混合燃焼器及び第2の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、か
つ前記ガスタービンの負荷が大きくなるにつれて、前記
予混合気噴出ノズルから、前記第1の予混合燃焼器、第
2の予混合燃焼器の順に燃料を投入して混合気の流量を
増加させるように構成したことを特徴とするガスタービ
ン燃焼器。10. A diffusion combustor installed in the axial center of a combustion chamber of a gas turbine combustor for injecting fuel to perform diffusion combustion,
A plurality of first premixed combustors arranged on the outer peripheral side of the diffusion combustor for ejecting a mixture of air and fuel to perform premixed combustion; and an air-fuel mixture outlet end of the first premixed combustor In addition, a plurality of second air-fuel mixture outlet ends formed so as to project downstream
Premix combustor, said diffusion combustor and said first and second
A premixed gas injection nozzle for supplying a mixture of air and fuel to the vicinity of the fuel outlet of the diffusion combustor provided between the first premixed combustor and the second premixed combustor. The premix combustors are alternately arranged in the circumferential direction on the outer peripheral side of the diffusion combustor, and as the load on the gas turbine increases, the first premix combustor ejects from the premix gas jet nozzle. A gas turbine combustor characterized in that the combustor and the second premixed combustor are injected in this order to increase the flow rate of the air-fuel mixture.
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| JP6-91056 | 1994-04-28 | ||
| JP1230495A JPH0814565A (en) | 1994-04-28 | 1995-01-30 | Gas turbine combustor |
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