JPH09184629A - ガスタービン燃焼器の予混合器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器の予混合器Info
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- JPH09184629A JPH09184629A JP2496A JP2496A JPH09184629A JP H09184629 A JPH09184629 A JP H09184629A JP 2496 A JP2496 A JP 2496A JP 2496 A JP2496 A JP 2496A JP H09184629 A JPH09184629 A JP H09184629A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】低ＮＯｘ燃焼器に使用される予混合燃焼器の燃
焼室入口での流速分布を均一化する。 【解決手段】曲がり管９の下流に、燃焼室１２に連結し
た直管１０を有する予混合器の直管部１０に多孔板４も
しくは格子板１５を設置することにより、燃焼室１２の
入口での流速分布を均一にした。
焼室入口での流速分布を均一化する。 【解決手段】曲がり管９の下流に、燃焼室１２に連結し
た直管１０を有する予混合器の直管部１０に多孔板４も
しくは格子板１５を設置することにより、燃焼室１２の
入口での流速分布を均一にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービン燃焼器
に係り、特に、低ＮＯｘ燃焼器の予混合器に関する。
に係り、特に、低ＮＯｘ燃焼器の予混合器に関する。
【０００２】
【従来の技術】排出ガスの低ＮＯｘ化を達成するため
に、ガスタービン燃焼器では、燃料と空気を予め混合し
て燃焼させる予混合燃焼方式が採用されている。燃料と
空気を分離して燃焼させる拡散燃焼方式に比べて、予混
合方式では火炎の温度を低くできるため、排出ガス中の
ＮＯｘの発生が低い。予混合方式では、燃料と空気を予
め混合するために、燃焼室の上流に予混合器が設けられ
る。従来のガスタービン燃焼器の予混合器では、特開平
2−217015 号公報に記載されている様に、曲がりを有す
る管路の内部に燃料ノズルが設けられ、燃料ノズルから
流出した燃料は、管路の内部を流れる燃焼用空気と混合
する。混合した前記燃料と前記燃焼用空気は、予混合器
出口から燃焼室に流入して燃焼する。
に、ガスタービン燃焼器では、燃料と空気を予め混合し
て燃焼させる予混合燃焼方式が採用されている。燃料と
空気を分離して燃焼させる拡散燃焼方式に比べて、予混
合方式では火炎の温度を低くできるため、排出ガス中の
ＮＯｘの発生が低い。予混合方式では、燃料と空気を予
め混合するために、燃焼室の上流に予混合器が設けられ
る。従来のガスタービン燃焼器の予混合器では、特開平
2−217015 号公報に記載されている様に、曲がりを有す
る管路の内部に燃料ノズルが設けられ、燃料ノズルから
流出した燃料は、管路の内部を流れる燃焼用空気と混合
する。混合した前記燃料と前記燃焼用空気は、予混合器
出口から燃焼室に流入して燃焼する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来例では、予混
合器内の曲がり部における偏流によって、予混合器出口
で流速の不均一が発生する。このため、燃焼室内の火炎
の安定性が低下し、火炎の吹き消えや、火炎が燃焼室か
ら予混合器内部に戻る逆火を生じる可能性がある。そこ
で、予混合器出口で流速分布を均一にするために、曲が
り部の下流に長い直管部を設ける必要があり、燃焼器を
コンパクトにすることが難しい。また、燃焼不安定に伴
って圧力が変動する燃焼振動の大きさは、空気流路の長
さに依存するが、従来例では予混合器長さを短くして振
動を抑制することは難しい。さらに、燃焼用空気の温度
が高い場合や、着火温度の低い燃料の場合には、燃料ノ
ズルから燃焼室入口までに自発火する可能性があり、従
来例では予混合器長さを短くして、これを抑制すること
はできない。
合器内の曲がり部における偏流によって、予混合器出口
で流速の不均一が発生する。このため、燃焼室内の火炎
の安定性が低下し、火炎の吹き消えや、火炎が燃焼室か
ら予混合器内部に戻る逆火を生じる可能性がある。そこ
で、予混合器出口で流速分布を均一にするために、曲が
り部の下流に長い直管部を設ける必要があり、燃焼器を
コンパクトにすることが難しい。また、燃焼不安定に伴
って圧力が変動する燃焼振動の大きさは、空気流路の長
さに依存するが、従来例では予混合器長さを短くして振
動を抑制することは難しい。さらに、燃焼用空気の温度
が高い場合や、着火温度の低い燃料の場合には、燃料ノ
ズルから燃焼室入口までに自発火する可能性があり、従
来例では予混合器長さを短くして、これを抑制すること
はできない。
【０００４】本発明の目的は、短い予混合器長さで予混
合器出口での流速分布を均一化できるガスタービン燃焼
器の予混合器を提供することにある。
合器出口での流速分布を均一化できるガスタービン燃焼
器の予混合器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によるガスタービ
ン燃焼器の予混合器では、曲がり管下流の直管部に多孔
板もしくは格子板を設置する。
ン燃焼器の予混合器では、曲がり管下流の直管部に多孔
板もしくは格子板を設置する。
【０００６】本発明によるガスタービン燃焼器の予混合
器では、曲がり部下流に設置した多孔板もしくは格子板
により、曲がり部で発生する偏流を整流し、短い予混合
器長さで、燃焼器入口の流速分布を均一にできる。この
ため、火炎の吹き飛びや逆火を抑制することができ、予
混合器長さを変化させて燃焼振動を抑制できる。さら
に、短い予混合器により、自発火を防止することができ
る。本発明により、上記の作用を持つコンパクトな予混
合器を提供できる。
器では、曲がり部下流に設置した多孔板もしくは格子板
により、曲がり部で発生する偏流を整流し、短い予混合
器長さで、燃焼器入口の流速分布を均一にできる。この
ため、火炎の吹き飛びや逆火を抑制することができ、予
混合器長さを変化させて燃焼振動を抑制できる。さら
に、短い予混合器により、自発火を防止することができ
る。本発明により、上記の作用を持つコンパクトな予混
合器を提供できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に本発明の具体的な一実施例
である予混合器を示す。この予混合器は、外筒１，内筒
２，外筒１と内筒２の中間に設置された仕切り板３，内
筒２と仕切り板３を繋ぐ多孔板４，外筒１と内筒２を取
り付けるカバー５、およびカバー５に取り付けられた燃
料ノズル６から構成される。空気７は、外筒１と内筒２
と仕切り板３によって形成された流入部８，曲がり管部
９，直管部１０を流れ、予混合器出口１１を通って燃焼
室１２に流入する。燃料１３は、燃料溜め１４から燃料
ノズル６を通って曲がり管部９の内部の空気７と混合す
る。図２に、本実施例で用いる多孔板４を示す。
である予混合器を示す。この予混合器は、外筒１，内筒
２，外筒１と内筒２の中間に設置された仕切り板３，内
筒２と仕切り板３を繋ぐ多孔板４，外筒１と内筒２を取
り付けるカバー５、およびカバー５に取り付けられた燃
料ノズル６から構成される。空気７は、外筒１と内筒２
と仕切り板３によって形成された流入部８，曲がり管部
９，直管部１０を流れ、予混合器出口１１を通って燃焼
室１２に流入する。燃料１３は、燃料溜め１４から燃料
ノズル６を通って曲がり管部９の内部の空気７と混合す
る。図２に、本実施例で用いる多孔板４を示す。
【０００８】図３は本実施例の効果を示す数値計算結果
である。多孔板４が無い場合、曲がり管部を出た流れ
は、慣性力の効果で内筒側の流速が速くなり、仕切り板
側の流速が遅くなる。このため、予混合器出口１１での
流速分布が不均一になり、燃焼室１２内に形成される火
炎が不安定になって、火炎の吹き消えや、火炎が燃焼室
１２から予混合器１１内部に戻る逆火を生じる可能性が
ある。一方、多孔板４を設置した場合には、低流速領域
よりも、高流速領域での運動エネルギをより低減できる
ため、予混合器出口１１での流速分布がより均一にな
る。これにより、短い直管部１０で、火炎の吹き飛びや
逆火を抑制できる。また、燃焼用空気７の温度が高い場
合や、着火温度の低い燃料１３の場合でも、短い予混合
器により、自発火を防止することができる。
である。多孔板４が無い場合、曲がり管部を出た流れ
は、慣性力の効果で内筒側の流速が速くなり、仕切り板
側の流速が遅くなる。このため、予混合器出口１１での
流速分布が不均一になり、燃焼室１２内に形成される火
炎が不安定になって、火炎の吹き消えや、火炎が燃焼室
１２から予混合器１１内部に戻る逆火を生じる可能性が
ある。一方、多孔板４を設置した場合には、低流速領域
よりも、高流速領域での運動エネルギをより低減できる
ため、予混合器出口１１での流速分布がより均一にな
る。これにより、短い直管部１０で、火炎の吹き飛びや
逆火を抑制できる。また、燃焼用空気７の温度が高い場
合や、着火温度の低い燃料１３の場合でも、短い予混合
器により、自発火を防止することができる。
【０００９】図４に、本発明の第２の実施例を示す。本
実施例では、第１の実施例の多孔板４の代わりに格子板
１５を用いており、この実施例によっても、流速分布の
均一化が可能である。
実施例では、第１の実施例の多孔板４の代わりに格子板
１５を用いており、この実施例によっても、流速分布の
均一化が可能である。
【００１０】図５に、本発明の第３の実施例を示す。本
実施例では、多孔板４の孔径と孔の数密度を場所ごとに
変えている。本多孔板４では、特に、流速の速い内筒２
側の孔径か孔の数密度を小さくすることにより、より均
一な流速分布を得ることができる。
実施例では、多孔板４の孔径と孔の数密度を場所ごとに
変えている。本多孔板４では、特に、流速の速い内筒２
側の孔径か孔の数密度を小さくすることにより、より均
一な流速分布を得ることができる。
【００１１】図６に、本発明の第４の実施例を示す。本
実施例では、多孔板４を内筒２と仕切り板３の間、内筒
２側だけに設置している。本実施例の場合には、さらに
多孔板４の設置に伴う予混合器の圧力損失の増加を低減
することができる。
実施例では、多孔板４を内筒２と仕切り板３の間、内筒
２側だけに設置している。本実施例の場合には、さらに
多孔板４の設置に伴う予混合器の圧力損失の増加を低減
することができる。
【００１２】図７に、第１の実施例の変形例を示す。本
変形例では、曲がり管部９の下流に長い直管部１０が取
り付けられており、この場合でも予混合器出口１１での
流速分布を均一化することができる。この変形例では、
燃料と空気の混合度を高くできるとともに、予混合器出
口１１での流速分布が直管部の長さに依存しないため、
予混合器の長さを適当に調節して燃焼振動を抑制でき
る。
変形例では、曲がり管部９の下流に長い直管部１０が取
り付けられており、この場合でも予混合器出口１１での
流速分布を均一化することができる。この変形例では、
燃料と空気の混合度を高くできるとともに、予混合器出
口１１での流速分布が直管部の長さに依存しないため、
予混合器の長さを適当に調節して燃焼振動を抑制でき
る。
【００１３】図８に、第１の実施例の変形例を示す。本
変形例では、曲がり管９内部の流路を燃料ノズル６の位
置で狭くし、多孔板４部で流路を広くし、再び直管部１
０で流路面積を狭くしている。この実施例では、多孔板
４の位置で流路が広く、流速が小さくなるため、流速が
均一化しやすい。また、燃料ノズル６の位置で流路を狭
くしてあるため、燃料と空気の混合が良く、また、直管
部１０で流路面積を狭くしているため、逆火を防止でき
る。
変形例では、曲がり管９内部の流路を燃料ノズル６の位
置で狭くし、多孔板４部で流路を広くし、再び直管部１
０で流路面積を狭くしている。この実施例では、多孔板
４の位置で流路が広く、流速が小さくなるため、流速が
均一化しやすい。また、燃料ノズル６の位置で流路を狭
くしてあるため、燃料と空気の混合が良く、また、直管
部１０で流路面積を狭くしているため、逆火を防止でき
る。
【００１４】図９に、第１の実施例の変形例を示す。本
変形例では、燃料ノズル６を曲がり管９の入口に配置し
ている。本変形例では、燃焼用空気７と燃料１３の混合
距離を大きくできるため、コンパクト化による燃料混合
度の低下を防ぐことができる。
変形例では、燃料ノズル６を曲がり管９の入口に配置し
ている。本変形例では、燃焼用空気７と燃料１３の混合
距離を大きくできるため、コンパクト化による燃料混合
度の低下を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、短い予混合器長さで、
燃焼器入口の流速分布を均一化できる。このため、火炎
の吹き飛びや逆火を抑制し、また、予混合器長さを変化
させて燃焼振動を抑制できる。さらに、短い予混合器に
より、自発火を防止することができ、コンパクトな予混
合器を提供することができる。
燃焼器入口の流速分布を均一化できる。このため、火炎
の吹き飛びや逆火を抑制し、また、予混合器長さを変化
させて燃焼振動を抑制できる。さらに、短い予混合器に
より、自発火を防止することができ、コンパクトな予混
合器を提供することができる。
【図１】本発明の第１の実施例を表す予混合器の断面
図。
図。
【図２】図１に示された予混合器に用いる多孔板の斜視
図。
図。
【図３】第１の実施例の効果を示す数値計算結果の説明
図。
図。
【図４】本発明の第２の実施例を示す格子板の斜視図。
【図５】本発明の第３の実施例を表す予混合器の断面
図。
図。
【図６】本発明の第４の実施例を表す予混合器の断面
図。
図。
【図７】本発明の第１の実施例の変形例を表す予混合器
の断面図。
の断面図。
【図８】本発明の第１の実施例の変形例を表す予混合器
の断面図。
の断面図。
【図９】本発明の第１の実施例の変形例を表す予混合器
の断面図。
の断面図。
１…外筒、２…内筒、３…仕切り板、４…多孔板、５…
カバー、６…燃料ノズル、７…燃焼用空気、８…流入
部、９…曲がり管部、１０…直管部、１１…予混合器出
口、１２…燃焼室、１３…燃料、１４…燃料溜め、１５
…格子板。
カバー、６…燃料ノズル、７…燃焼用空気、８…流入
部、９…曲がり管部、１０…直管部、１１…予混合器出
口、１２…燃焼室、１３…燃料、１４…燃料溜め、１５
…格子板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 義隆 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 小林 成喜 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内
Claims (3)
- 【請求項１】曲がり管と、前記曲がり管と連結した直管
と、前記直管に連結した燃焼室と、前記曲がり管および
前記直管の内部を流れる燃焼用空気の中に、前記曲管も
しくは前記直管内の燃料噴射装置により燃料を噴射して
前記燃焼用空気と前記燃料を混合せしめるようにしたガ
スタービン燃焼器の予混合器において、前記直管の内部
に多孔板もしくは格子板を設置したことを特徴とするガ
スタービン燃焼器の予混合器。 - 【請求項２】前記多孔板もしくは前記格子板の開口率を
板面内で場所ごとに変化させた請求項１に記載のガスタ
ービン燃焼器の予混合器。 - 【請求項３】前記多孔板もしくは前記格子板を前記直管
の内部断面内の一部に設置した請求項１に記載のガスタ
ービン燃焼器の予混合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2496A JPH09184629A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | ガスタービン燃焼器の予混合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2496A JPH09184629A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | ガスタービン燃焼器の予混合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09184629A true JPH09184629A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=11462833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2496A Pending JPH09184629A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | ガスタービン燃焼器の予混合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09184629A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095491A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008180445A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
| JP2009192175A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
| US20120045725A1 (en) * | 2009-08-13 | 2012-02-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor |
| WO2012124467A1 (ja) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器およびガスタービン |
| JP2017009262A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
| WO2017154900A1 (ja) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン |
| EP3392570A1 (en) * | 2017-04-18 | 2018-10-24 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Combustor nozzle assembly and gas turbine having the same |
| JP2020091039A (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
| CN115773500A (zh) * | 2021-09-06 | 2023-03-10 | 中芯南方集成电路制造有限公司 | 一种点火装置及炉管设备 |
-
1996
- 1996-01-04 JP JP2496A patent/JPH09184629A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007095491A (ja) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2008180445A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼器 |
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| US9863637B2 (en) * | 2009-08-13 | 2018-01-09 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor |
| US9719419B2 (en) | 2011-03-16 | 2017-08-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine combustor with top hat nozzle arrangements |
| CN103080653A (zh) * | 2011-03-16 | 2013-05-01 | 三菱重工业株式会社 | 燃气涡轮燃烧器及燃气涡轮 |
| WO2012124467A1 (ja) * | 2011-03-16 | 2012-09-20 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器およびガスタービン |
| JPWO2012124467A1 (ja) * | 2011-03-16 | 2014-07-17 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器およびガスタービン |
| JP2017009262A (ja) * | 2015-06-26 | 2017-01-12 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器 |
| EP3428536A4 (en) * | 2016-03-07 | 2019-07-31 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | GUESTURBINE BURNER AND GAS TURBINE WITH IT |
| WO2017154900A1 (ja) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン |
| JP2017161109A (ja) * | 2016-03-07 | 2017-09-14 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン |
| EP3392570A1 (en) * | 2017-04-18 | 2018-10-24 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Combustor nozzle assembly and gas turbine having the same |
| US11015810B2 (en) | 2017-04-18 | 2021-05-25 | Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. | Combustor nozzle assembly and gas turbine having the same |
| JP2020091039A (ja) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンの燃焼器及びこれを備えたガスタービン |
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| US11480339B2 (en) | 2018-12-03 | 2022-10-25 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustor for gas turbine and gas turbine having the same |
| CN115773500A (zh) * | 2021-09-06 | 2023-03-10 | 中芯南方集成电路制造有限公司 | 一种点火装置及炉管设备 |
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