JPH11141878A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
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- JPH11141878A JPH11141878A JP31199797A JP31199797A JPH11141878A JP H11141878 A JPH11141878 A JP H11141878A JP 31199797 A JP31199797 A JP 31199797A JP 31199797 A JP31199797 A JP 31199797A JP H11141878 A JPH11141878 A JP H11141878A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予混合方式のガスタービン燃焼器に関し、燃
焼器に流入する空気の流れを均一にして低ＮＯx 化を一
層促進する。 【解決手段】 燃焼器本体２０内には燃料バーナ２２が
円周状に８本、中心にはパイロットバーナ２１が設けら
れ、圧縮機３０からの空気５０は５０ａ，５０ｂ，５０
ｃのように燃焼器本体２０内に流入し、燃料バーナ２２
の周囲から先端部に流れ、先端から噴出する燃料との混
合気を生成し、パイロットバーナ２１の先端部２１ａの
火炎により点火し、火炎２２ａを形成し、燃焼ガス４１
を発生する。燃焼器本体２０の空気流入側には整流板１
を設け、パイロットバーナ２１の周囲に溶接で固定す
る。整流板１には多数の小孔を設け、流入する空気を整
流して燃料バーナ２２の周囲に均一の流れを作り、各８
本でそれぞれ均一な混合気を生成するので低ＮＯx 化が
一層図れる。
焼器に流入する空気の流れを均一にして低ＮＯx 化を一
層促進する。 【解決手段】 燃焼器本体２０内には燃料バーナ２２が
円周状に８本、中心にはパイロットバーナ２１が設けら
れ、圧縮機３０からの空気５０は５０ａ，５０ｂ，５０
ｃのように燃焼器本体２０内に流入し、燃料バーナ２２
の周囲から先端部に流れ、先端から噴出する燃料との混
合気を生成し、パイロットバーナ２１の先端部２１ａの
火炎により点火し、火炎２２ａを形成し、燃焼ガス４１
を発生する。燃焼器本体２０の空気流入側には整流板１
を設け、パイロットバーナ２１の周囲に溶接で固定す
る。整流板１には多数の小孔を設け、流入する空気を整
流して燃料バーナ２２の周囲に均一の流れを作り、各８
本でそれぞれ均一な混合気を生成するので低ＮＯx 化が
一層図れる。
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
に関し、主に予混合方式の燃焼器に適用され、燃焼器入
口に流入する空気の流れの偏りをなくし、均一な流れを
形成するようにしたものである。
に関し、主に予混合方式の燃焼器に適用され、燃焼器入
口に流入する空気の流れの偏りをなくし、均一な流れを
形成するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の予混合方式の燃焼器の全体
の断面図である。図において、２０は燃焼器本体で、そ
の中心部にはパイロットバーナ２１が設けられており、
先端部２１ａより燃料を吹き出し、点火用の火炎を形成
する。２２は燃料ノズルで円周状に等ピッチで８本配置
されており、先端より燃料を吹き出し、周囲より流入す
る空気と混合して火炎２２ａを形成する。２３は支持材
であり、円板状部材２５を円周状に間隔をおいて均等に
支持している。２４はスワラであり、燃料バーナ２２の
先端部周囲に数枚、等間隔で取付けられ、円筒２６を支
持し、周囲より流入する空気を円周方向に回転させて燃
料バーナの周囲に均一に導くものである。
の断面図である。図において、２０は燃焼器本体で、そ
の中心部にはパイロットバーナ２１が設けられており、
先端部２１ａより燃料を吹き出し、点火用の火炎を形成
する。２２は燃料ノズルで円周状に等ピッチで８本配置
されており、先端より燃料を吹き出し、周囲より流入す
る空気と混合して火炎２２ａを形成する。２３は支持材
であり、円板状部材２５を円周状に間隔をおいて均等に
支持している。２４はスワラであり、燃料バーナ２２の
先端部周囲に数枚、等間隔で取付けられ、円筒２６を支
持し、周囲より流入する空気を円周方向に回転させて燃
料バーナの周囲に均一に導くものである。
【０００３】３０は圧縮機、３１はエアセパレータ、３
２はガスタービン側のロータ翼根部に設けられたキャビ
ティ、３３はラジアルホールで、圧縮機３０からの空気
をキャビティ３２から動翼３４に導き、動翼３４を冷却
するための穴である。３５は静翼、であり、動翼３４と
交互に配置されてガスタービン燃焼ガス通路を形成し、
このガス通路に燃焼器２０で燃焼した高温燃焼ガス４１
が流れ、動翼３４を回転させる構造である。
２はガスタービン側のロータ翼根部に設けられたキャビ
ティ、３３はラジアルホールで、圧縮機３０からの空気
をキャビティ３２から動翼３４に導き、動翼３４を冷却
するための穴である。３５は静翼、であり、動翼３４と
交互に配置されてガスタービン燃焼ガス通路を形成し、
このガス通路に燃焼器２０で燃焼した高温燃焼ガス４１
が流れ、動翼３４を回転させる構造である。
【０００４】上記のような構成の燃焼器において、圧縮
機３０からの空気５０は車室内４０の空間から矢印で図
示した５０ａのように燃焼器２０の外側を流れ、支持材
２３、円板２５で形成される空間を通り、周囲から５０
ｂ→のように燃焼器２０内に流入し、５０ｃ→のように
燃料ノズル２２、パイロットバーナ２１の周囲に流れ、
パイロットバーナ２１の先端部２１ａの燃料と混合して
点火用の火炎を発生させる。又、燃料バーナ２２の先端
部へはスワラ２４で周囲に均一に流れて流入し、先端か
ら噴射する燃料と混合してパイロットバーナ２１の火炎
で点火して火炎２２ａを形成し、燃焼ガス４１を発生
し、これをガスタービン側の燃焼ガス通路へ送るもので
ある。このような予混合方式の燃焼器を採用すると、予
混合気を形成する部分で出来るだけ均一に空気と燃料と
を混合するので低ＮＯx 化が可能となるものである。
機３０からの空気５０は車室内４０の空間から矢印で図
示した５０ａのように燃焼器２０の外側を流れ、支持材
２３、円板２５で形成される空間を通り、周囲から５０
ｂ→のように燃焼器２０内に流入し、５０ｃ→のように
燃料ノズル２２、パイロットバーナ２１の周囲に流れ、
パイロットバーナ２１の先端部２１ａの燃料と混合して
点火用の火炎を発生させる。又、燃料バーナ２２の先端
部へはスワラ２４で周囲に均一に流れて流入し、先端か
ら噴射する燃料と混合してパイロットバーナ２１の火炎
で点火して火炎２２ａを形成し、燃焼ガス４１を発生
し、これをガスタービン側の燃焼ガス通路へ送るもので
ある。このような予混合方式の燃焼器を採用すると、予
混合気を形成する部分で出来るだけ均一に空気と燃料と
を混合するので低ＮＯx 化が可能となるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように予混合方
式を採用したガスタービン燃焼器においては、予混合を
形成する部分で空気を均一に流入させ、空気と燃料とを
できるだけ均一に混合するようにしているので、低ＮＯ
x 化が可能となる。しかし、現実には、燃料の吹き出し
部の数を余り多く出来ないことと、車室内の燃焼室周囲
が複雑で空気の流路が入り組んでおり、空気流れに偏り
が生じ、燃焼器本体内に流入する空気はからなずしも均
一とはならず、そのために均一な混合気の形成とはなら
なかった。従って、燃焼器に均一な空気流を形成させる
ことにより、より均一な混合気を形成することが予混合
方式を採用する燃焼器において強く望まれていた。
式を採用したガスタービン燃焼器においては、予混合を
形成する部分で空気を均一に流入させ、空気と燃料とを
できるだけ均一に混合するようにしているので、低ＮＯ
x 化が可能となる。しかし、現実には、燃料の吹き出し
部の数を余り多く出来ないことと、車室内の燃焼室周囲
が複雑で空気の流路が入り組んでおり、空気流れに偏り
が生じ、燃焼器本体内に流入する空気はからなずしも均
一とはならず、そのために均一な混合気の形成とはなら
なかった。従って、燃焼器に均一な空気流を形成させる
ことにより、より均一な混合気を形成することが予混合
方式を採用する燃焼器において強く望まれていた。
【０００６】そこで本発明では、燃焼器の入口で燃焼器
内へ流入する空気を整流することにより燃焼器内断面に
おいて空気流れを均一にして複数の燃料ノズルにおいて
形成する混合気がそれぞれ周囲において均一となり、こ
れにより燃焼効率を良くして低ＮＯx 化を一層向上させ
るようにしたガスタービン燃焼器を提案することを課題
としてなされたものである。
内へ流入する空気を整流することにより燃焼器内断面に
おいて空気流れを均一にして複数の燃料ノズルにおいて
形成する混合気がそれぞれ周囲において均一となり、こ
れにより燃焼効率を良くして低ＮＯx 化を一層向上させ
るようにしたガスタービン燃焼器を提案することを課題
としてなされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。
決するために次の手段を提供する。
【０００８】燃焼器本体内の軸芯にパイロットバーナ
を、その周囲に複数本の燃料バーナを等間隔にそれぞれ
配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、
前記燃料バーナの周囲から先端へ向かって流出させ、同
燃料バーナ先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、
前記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生す
るガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気
流入側に軸方向断面を閉じるように配置した整流板を設
け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
を、その周囲に複数本の燃料バーナを等間隔にそれぞれ
配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、
前記燃料バーナの周囲から先端へ向かって流出させ、同
燃料バーナ先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、
前記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生す
るガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気
流入側に軸方向断面を閉じるように配置した整流板を設
け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
【０００９】本発明の燃焼器には、整流板が設けられて
おり、整流板には多数の小孔が設けられている。そのた
めに圧縮機から流入する空気は燃焼器の空気流入側でこ
れら多数の小孔を通過して流入することにより、整流さ
れ、燃焼器断面内において均一な流れとなる。燃焼器本
体に流入する空気は圧縮機から車室内の複雑に入り組ん
だ空間を通り、燃焼器に流入するので燃焼器断面内では
かならずしも均一に流入するとは限らない。そこで整流
板の均一に配置した多数の小孔を通過することにより空
気は整流されて燃焼器断面内でほぼ均一な流れとなり、
円周方向に等間隔で配置された各燃料ノズルの周囲より
それぞれ均一な流れで先端に流出し、混合気を生成す
る。この各燃料ノズルで生成する各混合気もそれぞれ均
一な混合気となり、これにより従来よりも一層燃焼効率
を向上させ、低ＮＯx 化を促進するものである。
おり、整流板には多数の小孔が設けられている。そのた
めに圧縮機から流入する空気は燃焼器の空気流入側でこ
れら多数の小孔を通過して流入することにより、整流さ
れ、燃焼器断面内において均一な流れとなる。燃焼器本
体に流入する空気は圧縮機から車室内の複雑に入り組ん
だ空間を通り、燃焼器に流入するので燃焼器断面内では
かならずしも均一に流入するとは限らない。そこで整流
板の均一に配置した多数の小孔を通過することにより空
気は整流されて燃焼器断面内でほぼ均一な流れとなり、
円周方向に等間隔で配置された各燃料ノズルの周囲より
それぞれ均一な流れで先端に流出し、混合気を生成す
る。この各燃料ノズルで生成する各混合気もそれぞれ均
一な混合気となり、これにより従来よりも一層燃焼効率
を向上させ、低ＮＯx 化を促進するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン燃焼器の断面図である。
図において、本発明は従来の燃焼器本体に整流板１を設
けたものであり、その他の構造は図５に示す従来例と同
じである。従って、従来と共通部分には同一の符号を付
し、これら共通部分の詳しい説明は省略し、本発明の特
徴部分について以下に説明する。
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るガスタービン燃焼器の断面図である。
図において、本発明は従来の燃焼器本体に整流板１を設
けたものであり、その他の構造は図５に示す従来例と同
じである。従って、従来と共通部分には同一の符号を付
し、これら共通部分の詳しい説明は省略し、本発明の特
徴部分について以下に説明する。
【００１１】図１において、本発明の整流板１は燃焼器
本体２０の空気流入部分に設けられた円板形状であり、
中心のパイロットバーナ２１を、又周囲に配置された８
本の燃料バーナ２２をそれぞれ貫通してパイロットバー
ナ２１の周囲に溶接で固定され、バーナ２１と一体的に
取出せる構造であり、その詳細な構造を次に詳しく説明
する。
本体２０の空気流入部分に設けられた円板形状であり、
中心のパイロットバーナ２１を、又周囲に配置された８
本の燃料バーナ２２をそれぞれ貫通してパイロットバー
ナ２１の周囲に溶接で固定され、バーナ２１と一体的に
取出せる構造であり、その詳細な構造を次に詳しく説明
する。
【００１２】図２は上記に説明の整流板１の組立図であ
る。図において、整流板１は８枚のパンチメタル１１を
組み合わせて円板を形成している。各パンチメタル１１
には半径方向となる両側にそれぞれ半円形切欠き１３
ａ，１３ｂが設けられ、各８枚のパンチメタルがそれぞ
れ隣接するパンチメタルと接合して８本の燃料ノズル２
２を貫通する穴を周囲に等ピッチで形成して円形状とな
っている。
る。図において、整流板１は８枚のパンチメタル１１を
組み合わせて円板を形成している。各パンチメタル１１
には半径方向となる両側にそれぞれ半円形切欠き１３
ａ，１３ｂが設けられ、各８枚のパンチメタルがそれぞ
れ隣接するパンチメタルと接合して８本の燃料ノズル２
２を貫通する穴を周囲に等ピッチで形成して円形状とな
っている。
【００１３】又、パンチメタル１１には多数の小孔１２
が穿孔されており、空気を通過させるようになってい
る。パンチメタル１１の外周，内周側にはそれぞれ円形
を８等分した円弧を形成しており、８枚のパンチメタル
１１を組合わせて円板を形成し、円板の中心にはパイロ
ットノズル２１が貫通する穴を形成する。
が穿孔されており、空気を通過させるようになってい
る。パンチメタル１１の外周，内周側にはそれぞれ円形
を８等分した円弧を形成しており、８枚のパンチメタル
１１を組合わせて円板を形成し、円板の中心にはパイロ
ットノズル２１が貫通する穴を形成する。
【００１４】１５はリブであり、図中斜線で示すように
中心穴の周辺からパンチメタルの両半径方向に沿って所
定の幅ｔで接合部を覆い、円板の外周部に沿って一体的
に形成されている。このリブ１５が８個それぞれ各８枚
のパンチメタル１１の接合部を空気の流入する側から取
付けられている。
中心穴の周辺からパンチメタルの両半径方向に沿って所
定の幅ｔで接合部を覆い、円板の外周部に沿って一体的
に形成されている。このリブ１５が８個それぞれ各８枚
のパンチメタル１１の接合部を空気の流入する側から取
付けられている。
【００１５】又、図中、２点鎖線で示す１６は受け台で
あり、各パンチメタルの半径方向接合部に接触し、燃焼
器本体２０の内壁面に固定されており、これら受け台１
６はそれぞれ整流板１の振動防止の役目をする。
あり、各パンチメタルの半径方向接合部に接触し、燃焼
器本体２０の内壁面に固定されており、これら受け台１
６はそれぞれ整流板１の振動防止の役目をする。
【００１６】上記構成の整流板１の実機に適用する場合
の具体的な寸法を示すと、整流板１の外径Ｄ1 は２９０
mm, 燃焼室内筒の径Ｄ2 が３１６mm，パンチメタル１１
の厚さは３mmである。又、リブ１５の幅ｔは１．６mm，
厚さは３mmとしている。受け台１６は円弧の長さを２
０．５mm，高さが１８mm，厚さ１０mm程度の寸法が好ま
しい。又、燃焼ノズルの穴径は３４mm，中心のパイロッ
トバーナの穴径は９０mmである。パンチメタル１１の小
孔１２は孔径を５mm，ピッチを６．５mmとして複数個均
一に穿孔し、開口率を５３％に設定した。
の具体的な寸法を示すと、整流板１の外径Ｄ1 は２９０
mm, 燃焼室内筒の径Ｄ2 が３１６mm，パンチメタル１１
の厚さは３mmである。又、リブ１５の幅ｔは１．６mm，
厚さは３mmとしている。受け台１６は円弧の長さを２
０．５mm，高さが１８mm，厚さ１０mm程度の寸法が好ま
しい。又、燃焼ノズルの穴径は３４mm，中心のパイロッ
トバーナの穴径は９０mmである。パンチメタル１１の小
孔１２は孔径を５mm，ピッチを６．５mmとして複数個均
一に穿孔し、開口率を５３％に設定した。
【００１７】図３はパンチメタル１枚の組立状態を示す
図で、（ａ）はパンチメタル１１を示し、それぞれ半径
の穴１３ａ，１３ｂ、内側円弧１４、外側円弧１４’、
多数の小孔１２から構成されている。（ｂ）はリブ１５
を示し、それぞれ所定の幅ｔで接合部と燃料ノズルの半
円形状の穴及び外周部を覆う形状をしている。（ｃ）は
受け台を示し、燃焼室内筒と整流板に沿うように円弧形
状をしている。
図で、（ａ）はパンチメタル１１を示し、それぞれ半径
の穴１３ａ，１３ｂ、内側円弧１４、外側円弧１４’、
多数の小孔１２から構成されている。（ｂ）はリブ１５
を示し、それぞれ所定の幅ｔで接合部と燃料ノズルの半
円形状の穴及び外周部を覆う形状をしている。（ｃ）は
受け台を示し、燃焼室内筒と整流板に沿うように円弧形
状をしている。
【００１８】図４は整流板を取付けた断面図を示し、整
流板１はパイロットノズル２１の周囲に溶接２７で取付
けられ、パイロットノズル２１と一体的に外部に取出せ
るようになっている。整流板１の空気５０の流入側には
それぞれパンチメタルの接合部にリブ１５が取付けられ
ている。又、整流板１の径は燃焼器本体２０の内壁より
多少小さめとし、燃焼器本体２０の内壁にはそれぞれパ
ンチメタルの接合部に位置するように受け台１６が取付
けられている。この受け台１６は整流板１の外周面に接
し、整流板１の振動を防止するものである。
流板１はパイロットノズル２１の周囲に溶接２７で取付
けられ、パイロットノズル２１と一体的に外部に取出せ
るようになっている。整流板１の空気５０の流入側には
それぞれパンチメタルの接合部にリブ１５が取付けられ
ている。又、整流板１の径は燃焼器本体２０の内壁より
多少小さめとし、燃焼器本体２０の内壁にはそれぞれパ
ンチメタルの接合部に位置するように受け台１６が取付
けられている。この受け台１６は整流板１の外周面に接
し、整流板１の振動を防止するものである。
【００１９】上記のような整流板１を備えた燃焼器にお
いても、図１に示すように圧縮機３０からの空気５０は
５０ａのように燃焼器本体２０の周囲より支持材２３、
円板２５で形成される空間より燃焼器本体２０内に流入
し、図４に示すように整流板１の小孔１２より整流板１
の円形状断面に渡って均一に流入する。
いても、図１に示すように圧縮機３０からの空気５０は
５０ａのように燃焼器本体２０の周囲より支持材２３、
円板２５で形成される空間より燃焼器本体２０内に流入
し、図４に示すように整流板１の小孔１２より整流板１
の円形状断面に渡って均一に流入する。
【００２０】そのために燃焼器２０内の周囲に配置され
た８本の燃料ノズル周囲にも均一な空気の流れが生じ、
各８本の燃料ノズル２１の先端において均一な混合気と
なり、燃焼する。
た８本の燃料ノズル周囲にも均一な空気の流れが生じ、
各８本の燃料ノズル２１の先端において均一な混合気と
なり、燃焼する。
【００２１】
【発明の効果】本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼器
本体内の軸芯にパイロットバーナを、その周囲に複数本
の燃料バーナを等間隔にそれぞれ配置し、圧縮機からの
空気を前記燃焼器本体内に導き、前記燃料バーナの周囲
から先端へ向かって流出させ、同燃料バーナ先端から噴
出する燃料とで混合気を生成し、前記パイロットバーナ
により点火して燃焼ガスを発生するガスタービン燃焼器
において、前記燃焼器本体の空気流入側に軸方向断面を
閉じるように配置した整流板を設け、同整流板には空気
を流通する多数の小孔を設けたことを特徴としている。
このような構成により、燃焼器に流入する空気は整流板
の小孔を通ることにより整流され、それぞれ複数本の燃
料ノズル先端へ均一な流れとなって流出し、各ノズルに
おいて燃料と均一に混合して燃焼効率を従来より向上さ
せ、低ＮＯx 化を一層向上させるものである。
本体内の軸芯にパイロットバーナを、その周囲に複数本
の燃料バーナを等間隔にそれぞれ配置し、圧縮機からの
空気を前記燃焼器本体内に導き、前記燃料バーナの周囲
から先端へ向かって流出させ、同燃料バーナ先端から噴
出する燃料とで混合気を生成し、前記パイロットバーナ
により点火して燃焼ガスを発生するガスタービン燃焼器
において、前記燃焼器本体の空気流入側に軸方向断面を
閉じるように配置した整流板を設け、同整流板には空気
を流通する多数の小孔を設けたことを特徴としている。
このような構成により、燃焼器に流入する空気は整流板
の小孔を通ることにより整流され、それぞれ複数本の燃
料ノズル先端へ均一な流れとなって流出し、各ノズルに
おいて燃料と均一に混合して燃焼効率を従来より向上さ
せ、低ＮＯx 化を一層向上させるものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼
器の断面図である。
器の断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼
器の整流板の平面図である。
器の整流板の平面図である。
【図３】図２に示す整流板の構成を示し、（ａ）はパン
チメタル、（ｂ）はリブ、（ｃ）は受け台をそれぞれ示
す。
チメタル、（ｂ）はリブ、（ｃ）は受け台をそれぞれ示
す。
【図４】本発明の実施の一形態に係るガスタービン燃焼
器の整流板取付状態を示す断面図である。
器の整流板取付状態を示す断面図である。
【図５】従来のガスタービン燃焼器の断面図である。
１ 整流板 １１ パンチメタル １２ 小孔 １３ａ，１３ｂ 半円形切欠き １５ リブ １６ 受け台 ２０ 燃焼器本体 ２１ パイロットバーナ ２２ 燃料ノズル ２３ 支持材 ２４ スワラ ２５ 円板 ２６ 円筒 ２７ 溶接 ３０ 圧縮機 ４１ 燃焼ガス ５０ 空気
Claims (1)
- 【請求項１】 燃焼器本体内の軸芯にパイロットバーナ
を、その周囲に複数本の燃料バーナを等間隔にそれぞれ
配置し、圧縮機からの空気を前記燃焼器本体内に導き、
前記燃料バーナの周囲から先端へ向って流出させ、同燃
料バーナ先端から噴出する燃料とで混合気を生成し、前
記パイロットバーナにより点火して燃焼ガスを発生する
ガスタービン燃焼器において、前記燃焼器本体の空気流
入側に軸方向断面を閉じるように配置した整流板を設
け、同整流板には空気を流通する多数の小孔を設けたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
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