JPS58106327A - 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器Info
- Publication number
- JPS58106327A JPS58106327A JP20353281A JP20353281A JPS58106327A JP S58106327 A JPS58106327 A JP S58106327A JP 20353281 A JP20353281 A JP 20353281A JP 20353281 A JP20353281 A JP 20353281A JP S58106327 A JPS58106327 A JP S58106327A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- air
- gas turbine
- swirler
- turbine combustor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/04—Air inlet arrangements
- F23R3/10—Air inlet arrangements for primary air
- F23R3/12—Air inlet arrangements for primary air inducing a vortex
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
- F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は石炭ガス化燃料、高炉ガス等の低カロリーガス
燃料を対象としたガスタービン燃焼器に係る。
燃料を対象としたガスタービン燃焼器に係る。
ガスタービンの基本構成は第１図のようにコンプレッサ
ｌで加圧された空気が燃焼器２に送られ、配管６から供
給され、制御弁７で流量制御された燃料が燃焼器２に送
らｎて燃焼し、発生した高温高圧ガスがタービン３で動
力を発生し、発電機４で発電を行なう。
ｌで加圧された空気が燃焼器２に送られ、配管６から供
給され、制御弁７で流量制御された燃料が燃焼器２に送
らｎて燃焼し、発生した高温高圧ガスがタービン３で動
力を発生し、発電機４で発電を行なう。
燃料に発熱量の高い天然ガスを用いる場合は燃料流量が
少なく、断熱火災温度が２０００１Ｔ以上と高い丸めに
燃焼しやすく、ｔｌｎ２図のように燃料ノズル１０の先
端の放射状の燃料噴射口１６を設け％ ２０９ ｍ７
’ ８程度の高速で噴射して空気旋回器１２、−次！２
！気孔１３からの空気と混合して燃焼し、空気旋回器か
らの空気流れ１９で保炎している。
少なく、断熱火災温度が２０００１Ｔ以上と高い丸めに
燃焼しやすく、ｔｌｎ２図のように燃料ノズル１０の先
端の放射状の燃料噴射口１６を設け％ ２０９ ｍ７
’ ８程度の高速で噴射して空気旋回器１２、−次！２
！気孔１３からの空気と混合して燃焼し、空気旋回器か
らの空気流れ１９で保炎している。
これに対して石炭ガス化燃料を使用する場合は低位発熱
量が９０θ〜３０００ ｋ ＣａｔｌＮｍ”と天然ガス
の８０００ ｋ ｃａｌ／Ｎｍ’に対して大幅に小さく
、特に石炭の酸化剤に空気を使用した場合は９００〜１
５００ ｋ Ｃ８／−／Ｎｍ”と低いために同じ条件の
タービン入口ガスを得る九め（は天然ガスの約１０倍の
燃料を要する。この低カロリーガスの理論溶焼空気量は
燃料とほぼ同じ量であり、ガスタービンの作動範囲か燃
空比で４〜５倍変化することから低負荷での保炎性も考
慮して空気旋回器からの空気量を決足すると定格負荷で
の燃料流量と空気旋回器からの空気量との比は２以上と
なり、燃料中に空気を混合する状態であるために燃焼性
能を向上するためには燃２料と空気の混合を促進するこ
とが重要である。この九めの従来の方法が第３図であり
、燃料／ズル１０の先端で空気と燃料を旋回して混合し
ｔ後に内筒９の軸方向に旋回して供給する。この形式で
は空気と燃料の混合は比較的良好であるが混合気の噴射
口を円筒の軸方向に向けているために噴射口の外径が保
炎性能に影響が大きいフローバター／形成力為ら制約さ
ｎ１噴射口面積が小さい場合には燃料噴射速度が大きく
なって燃焼速度の遅い低カロリーガスでは燃焼不安定、
吹き消え性能の低下という欠点を有する。
量が９０θ〜３０００ ｋ ＣａｔｌＮｍ”と天然ガス
の８０００ ｋ ｃａｌ／Ｎｍ’に対して大幅に小さく
、特に石炭の酸化剤に空気を使用した場合は９００〜１
５００ ｋ Ｃ８／−／Ｎｍ”と低いために同じ条件の
タービン入口ガスを得る九め（は天然ガスの約１０倍の
燃料を要する。この低カロリーガスの理論溶焼空気量は
燃料とほぼ同じ量であり、ガスタービンの作動範囲か燃
空比で４〜５倍変化することから低負荷での保炎性も考
慮して空気旋回器からの空気量を決足すると定格負荷で
の燃料流量と空気旋回器からの空気量との比は２以上と
なり、燃料中に空気を混合する状態であるために燃焼性
能を向上するためには燃２料と空気の混合を促進するこ
とが重要である。この九めの従来の方法が第３図であり
、燃料／ズル１０の先端で空気と燃料を旋回して混合し
ｔ後に内筒９の軸方向に旋回して供給する。この形式で
は空気と燃料の混合は比較的良好であるが混合気の噴射
口を円筒の軸方向に向けているために噴射口の外径が保
炎性能に影響が大きいフローバター／形成力為ら制約さ
ｎ１噴射口面積が小さい場合には燃料噴射速度が大きく
なって燃焼速度の遅い低カロリーガスでは燃焼不安定、
吹き消え性能の低下という欠点を有する。
本発明は燃焼速度が小さく、高効率燃焼しにくい低カロ
リーガス燃料をガスタービンの広い作動範囲にわたって
安定燃焼、高効率燃焼可能な燃焼器を提供することにあ
る。
リーガス燃料をガスタービンの広い作動範囲にわたって
安定燃焼、高効率燃焼可能な燃焼器を提供することにあ
る。
安定燃焼しにくい低カロリーガス燃料をガスタービンの
広い作動範囲にわたって安定燃焼を行なわせるためには
燃料と空気の混合気を短時間に形成し、できるだけ理論
混合気に近い状態で燃焼を行なわせ、燃料の円筒軸方向
速度を低くすることが重要である。そとで本発明は燃料
と空気の混合の際に体積の多い燃料に旋回を与え、空気
と交叉する角度とすることによって混合を促進し、燃焼
負荷率が高くなるほど旋回流速か大きくなる特性を利用
してこの循環流内に一次空気を供給して混合気Ｓ＊を理
論混合気に近づけ、燃焼負荷率カニ低い場合には空気旋
回器からの空気のみで理論混合気に近づけて安定燃焼化
をはかるようにしたものである。また、内筒軸方向燃料
噴射速度を低くするために燃料噴射口を内向旋回器とす
るものである。
広い作動範囲にわたって安定燃焼を行なわせるためには
燃料と空気の混合気を短時間に形成し、できるだけ理論
混合気に近い状態で燃焼を行なわせ、燃料の円筒軸方向
速度を低くすることが重要である。そとで本発明は燃料
と空気の混合の際に体積の多い燃料に旋回を与え、空気
と交叉する角度とすることによって混合を促進し、燃焼
負荷率が高くなるほど旋回流速か大きくなる特性を利用
してこの循環流内に一次空気を供給して混合気Ｓ＊を理
論混合気に近づけ、燃焼負荷率カニ低い場合には空気旋
回器からの空気のみで理論混合気に近づけて安定燃焼化
をはかるようにしたものである。また、内筒軸方向燃料
噴射速度を低くするために燃料噴射口を内向旋回器とす
るものである。
以下、本発明の実施例を第４図により１シ明する。
ガスタービン燃焼器は燃焼器外筒１１と内筒９の間をコ
ンプレッサで圧縮された空気−ｂ！ ａｔ’Ｌ ｓその
一部が空気旋回器１２から円筒内に供給され、その下流
にある空気旋回器エリも径の大きい燃料用内向旋回器２
１から燃料が供給されて空気と部分混合し、その下流の
より径の大きい熔焼室で一次空気孔１３からの空気と混
合して燃焼する。その下流にある二次空気孔１４からの
空気は燃焼中間生成物を燃焼し、更に後流には燃焼器出
口ガス温度分布を一様化するための希釈空気孔Ｉｌｌ設
けられている。、 低カロリーガス用燃焼器の全体空気過剰率は天然ガス用
燃焼器の全体空気過剰率はｔｌとんど同一であり、空気
旋回器の通路面積に円筒空気孔面積の５〜１０％である
。この空気は４ｉｌ！！＠負荷率に対してほとんど変化
せず、保炎のために旋回している。これに対して低カロ
リーガスは現状の燃焼届出ロガス温ＩＩＩ １００ｒク
ラスの燃焼器においても空気との体積比率が３０％以上
であり、ＬＪｈも燃焼負荷によって５倍程度は変化する
。そこで燃料噴射口を第５図に示すように内向旋回器２
１とし、＊＠器内径を空気旋回器１２の外径よりも大き
くして燃料流量の多い場合の円筒軸方向燃料速度を低く
して保炎性を良くするとともに燃焼負荷変化時の循＊流
大きさを空気旋回器１２主体と燃料用旋回器２１生体に
分け、燃料流量の多い燃料用旋回器主体の場合のみ、−
次空気孔力島らの空気が循環流に供給されるように一次
空気孔を燃料用旋回器直径の０．５〜１．５倍燃料用旋
回器の後流に設け、しかも多量の燃料旋回流に対して空
気の貫通を良くするためにスクープを用いている。燃料
用旋回器後流の燃焼室は安定燃焼化のために断面流速を
低下させ、また、滞留時間を長くして溶焼効率を高める
ために直径を大きくしている。
ンプレッサで圧縮された空気−ｂ！ ａｔ’Ｌ ｓその
一部が空気旋回器１２から円筒内に供給され、その下流
にある空気旋回器エリも径の大きい燃料用内向旋回器２
１から燃料が供給されて空気と部分混合し、その下流の
より径の大きい熔焼室で一次空気孔１３からの空気と混
合して燃焼する。その下流にある二次空気孔１４からの
空気は燃焼中間生成物を燃焼し、更に後流には燃焼器出
口ガス温度分布を一様化するための希釈空気孔Ｉｌｌ設
けられている。、 低カロリーガス用燃焼器の全体空気過剰率は天然ガス用
燃焼器の全体空気過剰率はｔｌとんど同一であり、空気
旋回器の通路面積に円筒空気孔面積の５〜１０％である
。この空気は４ｉｌ！！＠負荷率に対してほとんど変化
せず、保炎のために旋回している。これに対して低カロ
リーガスは現状の燃焼届出ロガス温ＩＩＩ １００ｒク
ラスの燃焼器においても空気との体積比率が３０％以上
であり、ＬＪｈも燃焼負荷によって５倍程度は変化する
。そこで燃料噴射口を第５図に示すように内向旋回器２
１とし、＊＠器内径を空気旋回器１２の外径よりも大き
くして燃料流量の多い場合の円筒軸方向燃料速度を低く
して保炎性を良くするとともに燃焼負荷変化時の循＊流
大きさを空気旋回器１２主体と燃料用旋回器２１生体に
分け、燃料流量の多い燃料用旋回器主体の場合のみ、−
次空気孔力島らの空気が循環流に供給されるように一次
空気孔を燃料用旋回器直径の０．５〜１．５倍燃料用旋
回器の後流に設け、しかも多量の燃料旋回流に対して空
気の貫通を良くするためにスクープを用いている。燃料
用旋回器後流の燃焼室は安定燃焼化のために断面流速を
低下させ、また、滞留時間を長くして溶焼効率を高める
ために直径を大きくしている。
燃料用旋回器の旋回角２０は第５図に示すように燃料噴
射流１８が空気旋回流１９と交叉して溶料空気の混合を
促進するとともに燃料噴射口面積を確保できる限界とし
て５５蜜以下を１１！Ｉ定する。
射流１８が空気旋回流１９と交叉して溶料空気の混合を
促進するとともに燃料噴射口面積を確保できる限界とし
て５５蜜以下を１１！Ｉ定する。
この結果、低負荷から高負荷まで燃焼器頭部の空気過剰
率変化が少なく、燃料の軸方向流速も低いために安定燃
暁が可能である。
率変化が少なく、燃料の軸方向流速も低いために安定燃
暁が可能である。
本発明によｎげガスタービンの低負荷から定格負荷まで
の広い作動範囲にわたって燃焼器頭部の空気過剰率変化
が少なく、学科と空気の混合が良好であり、燃料の軸方
向流速も低くできるので広範囲までの安定燃暁が得らｎ
る。
の広い作動範囲にわたって燃焼器頭部の空気過剰率変化
が少なく、学科と空気の混合が良好であり、燃料の軸方
向流速も低くできるので広範囲までの安定燃暁が得らｎ
る。
第１図はガスタービン基本構成図、第２図は天然ガス用
−焼器の断面図、第３図は従来形低カロリーガス用懲暁
器の断面図、＠４図は本発明燃焼器の断面図、第５図Ｆ
ｉ第４因の＾−Ａ線断面図である。 ９・・・内筒、１０・・・燃料ノズル、１２・・・空気
旋回器、１３・・・−次空気孔、１６・・・燃料噴射口
、１８・・・燃料流れ、１９・・・空気流ｎ１２０・・
・旋回角、２１・・・＄ ２ 図
−焼器の断面図、第３図は従来形低カロリーガス用懲暁
器の断面図、＠４図は本発明燃焼器の断面図、第５図Ｆ
ｉ第４因の＾−Ａ線断面図である。 ９・・・内筒、１０・・・燃料ノズル、１２・・・空気
旋回器、１３・・・−次空気孔、１６・・・燃料噴射口
、１８・・・燃料流れ、１９・・・空気流ｎ１２０・・
・旋回角、２１・・・＄ ２ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、−Ｊを閉とし、他端を開とする中空の円筒と、その
外側に空気通路を形成するための外筒と、内筒閉端側に
燃料を供給するための燃料ノズルからなるガスタービン
燃焼器において、内筒閉端に空気旋回器を設け、この空
気旋回器よりも径の大きい燃料用内向旋回器を空気旋１
１器後流に設け、更に燃料用内向旋回器よりも径の大き
い燃焼室に一次空気孔を設け、その下流に二次空気孔、
希釈空気孔を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼
器。 ２、特許請求ｗＪ１項において燃料用内向旋回器を中心
からの放射線に対して５５度以下の、空気旋回流と交叉
する角度に設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器
。 ３、−次空気用スクープを燃料用内向旋回器内径の０．
５〜１．５倍の距離で燃料用内向旋回器後流に設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスタービ
ン燃焼器。 ４、％許請求の範囲第１項において一次空気孔にスクー
プを設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20353281A JPS58106327A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20353281A JPS58106327A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106327A true JPS58106327A (ja) | 1983-06-24 |
Family
ID=16475708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20353281A Pending JPS58106327A (ja) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | 低カロリ−ガス焚ガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58106327A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2385307A1 (en) * | 2010-05-05 | 2011-11-09 | AVIO S.p.A. | Gas turbine combustor injection assembly, and combustor fuel mixture feed method |
-
1981
- 1981-12-18 JP JP20353281A patent/JPS58106327A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2385307A1 (en) * | 2010-05-05 | 2011-11-09 | AVIO S.p.A. | Gas turbine combustor injection assembly, and combustor fuel mixture feed method |
| CN102242931A (zh) * | 2010-05-05 | 2011-11-16 | 亚飞欧股份有限公司 | 燃气轮机燃烧器喷射组件及燃烧器燃料混合物供给方法 |
| US9091444B2 (en) | 2010-05-05 | 2015-07-28 | Avio S.P.A. | Gas turbine combustor injection assembly, and combustor fuel mixture feed method |
| CN102242931B (zh) * | 2010-05-05 | 2017-03-01 | Ge亚飞欧有限责任公司 | 燃气轮机燃烧器喷射组件及燃烧器燃料混合物供给方法 |
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