JPS5855332B2

JPS5855332B2 - 二燃料焚き圧力噴霧式燃料ノズルのパ−ジ方法及び装置

Info

Publication number: JPS5855332B2
Application number: JP6767678A
Authority: JP
Inventors: 利次高見; 清作瀧花
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-06-07
Filing date: 1978-06-07
Publication date: 1983-12-09
Also published as: JPS54159517A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は二燃料焚き圧力噴霧式ノズルのパージ方法及び
装置に関し、特に二燃料焚きガスタービンの燃焼器に使
用される二燃料焚き圧力噴霧式ノズルのパージ方法及び
装置に関する。

ガスタービンは一般に液体燃料焚きで運転されるが、起
動や停止が頻繁に行われる用途に使用された場合、液体
燃料焚きでは急速な起動や急速な出力増大を行い得ない
恐れがある。

このため、起動時や急速な出力増大時には気体燃料焚き
で運転を行い、定時運転時には液体燃料焚きで運転を行
う形式の二燃料焚きガスタービンが製作されている。

このような形式のガスタービンに於ては液体燃料と気体
燃料とを別々に噴射できる二燃料焚きノズルが使用され
るが、このノズルにおける問題点は、気体燃料焚きを開
始する時にノズルの液体燃料流路に残留している液体燃
料をパージしておかないと気体燃料の噴射炎の熱によっ
て残留液体燃料が炭化して液体燃料流路が詰ってしまう
−ことである。

それ故、従来は、ガスタービンを気体燃料焚きで起動す
る時や液体燃料焚きから気体燃料焚きに切換えた時など
にノズルの液体燃料流路部へ気体燃料を吹き込むことに
よって残留液体燃料をパージしていたが、ガスタービン
の再起動時には前回の運転停止時に於てガスタービンの
高温ガス流路内及び燃焼器中に未燃ガスが残留している
ため、起動時に気体燃料によってノズルのパージを行う
と、ガスタービン及び燃焼器中は更に燃料が加えられる
こととなり、このため、燃焼器中の酸素濃度が低くなっ
て着火不良を生ずることとなっていた。

また、起動時に気体燃料でノズルのパージを行うと、気
体燃料の圧力がかなり高いため、着火時に火炎の安定性
が乱されるという問題も生じていた。

本発明の目的は気体燃料による従来のパージ方法におけ
る問題を解決し、起動時に着火不良を生じない改良され
たパージ方法及びこのための装置を提供することである
。

以下に添附図面を参照して本発明の実施例について説明
するが、これに先立って、二燃料焚きガスタービンの燃
料ノズルの配管系統とノズル構造について説明する。

第１図に於て、１はガスタービンの燃焼器、２は燃焼器
１に取付けられた燃料ノズル、である。

ノズル２に第２図に示されるように円筒形の本体２Ａを
有し、本体２人の中心部には液体燃料管２Ｂが挿通され
ている。

液体燃料管２Ｂの外周と本体２人の内周との間に形成さ
れた環状空間は気体燃料流路２Ｃとなっており、この流
路２Ｃは本体２Ａの後端部周面に開口した孔２ｃを介し
て気体燃料供給管３（第１図参照）に連通している。

液体燃料管２Ｂの先端には圧力噴霧式ノズルチップ２Ｄ
が取付けられ、このノズルチップ２Ｄは本体２人の先端
に取付けられたノズルキャップ２Ｅの液体燃料噴射孔２
ａ中に挿入されている。

ノズルキャップ２Ｅはまた、液体燃料噴射孔２ａのまわ
りに配置された気体燃料噴射孔２ｂを有している。

気体燃料噴射孔２ｂは本体２人内の気体燃料流路２Ｃの
みに連通している。

ノズル２内の液体燃料管２Ｂは第１図に示されるように
液体燃料供給管４に接続されており、この液体燃料供給
管４にはノズル２の側から順に、逆止弁５、分配器６、
フィルタ７、ポンプ８、止め弁９、が設けられ、図示せ
ぬ液体燃料タンクに接続されている。

フィルタ７の前後にはフィルタ７をバイパスするバイパ
ス管４Ａが設けられ、このバイパス管４Ａには差圧計１
８が設けられている。

また、ポンプ８の吸込側と吐出側とをバイパスするバイ
パス管４Ｂが設けられ、このバイパス管４Ｂに並列して
バイパス弁１９、安全弁２０が設けられている。

一方、気体燃料供給管３にはノズル２の側から上流側に
向って順に、マニホールド１０、流量調整弁１１．速度
比例調節弁蓋止め弁１２、ストレーナ１３が設けられて
いる。

また、弁１１と弁１２との間に於て気体燃料供給管３か
らベント管２１が分岐しており、これにベント弁２２が
設けられている。

液体燃料供給管４には逆止弁５の吐出側からパージ用気
体燃料供給管１４が分岐接続され、このパージ用気体燃
料供給管１４は気体燃料供給管３上のマニホールド１０
に接続されている。

そして、絞管１４にはマニホールド１７、フィルタ１５
、止め弁１６が設けられている。

前記の如き公知の二燃料焚きガスタービンに於ては、液
体燃料焚きから気体燃料焚きに運転が切換えられた時と
気体燃料焚きによって起動する時とに於て弁１６が開か
れてパージ用気体燃料がノズル２の液体燃料管２Ｂ中に
吹き込まれるので、液体燃料管２Ｂ中の残留液体燃料が
パージされるが、第１図に示す配管系の場合、パージさ
れる気体燃料が二つの弁１１．１２を通過する間にかな
り減圧されてしまうので、燃焼器１内の圧力とマニホー
ルド１７内の圧力との差は少く、従って充分なパージが
行われなかった。

それ故、パージ圧力を高めて完全なパージを行うために
第３図に示すように、パージ用気体燃料供給管１４を弁
１２の上流側から気体燃料供給管３に分岐させる改良が
行われたが、第３図の如き配管系によると、第１図の配
管系とは逆にパージ用気体燃料の圧力が高過ぎる結果と
なり、気体燃料焚きで起動する場合に於ては燃焼器１内
に過剰な燃料が供給され、着火不良を生ずる現象が生じ
た。

（燃焼器１及びガスタービンの高温ガス流路の中には前
回のガスタービン停止時に於て多量の未燃ガスが残留す
るので、再起動時に燃焼器１内に気体燃料をパージする
と、燃焼器１内の空気比が著１．＜低下し、その結果、
着火不良が起る。

）また、パージ用気体燃料の圧力が高いため、着火直後
に於てはパージされた気体燃料によって火炎の安定性が
乱されるので失火する恐れもあった。

本発明は前記の如き従来のパージ方法における問題点を
解決するためになされたもので、第４図に本発明の方法
を実施するための配管系の実施例を示す。

（第４図に於て第３図と同一符号で表示されている部分
は第３図に示された部分と同一部＼分であるから、これらの同一部分についての説明を省略
する。

）第４図に於て、２３はパージ用管路であり、パージ用
管路２３は液体燃料供給管４に一端を接続され他端をマ
ニホールド２４に接続されている。

そして、第３図の従来例と同様に逆止弁１８が設けられ
ている。

マニホールド２４にはパージ用気体燃料供給管１４の一
端が接続され、パージ用気体燃料供給管１４の他端（１
気体燃料供給管３に接続されている。

一方、マニホールド２４には圧縮空気供給管２５が接続
され、絞管２５には下流側から上流側に向って順に逆止
弁２６、止め弁２７、安全弁２８、圧縮機２９、フィル
タ３０が設けられている。

圧縮機２９は駆動装置３１に連結され、駆動装置３１は
ガスタービンの起動時のみに起動されるようになってい
る。

圧縮空気供給管２５はフィルタ３０の入口側に於て大気
中に開放されているが、これをガスタービン圧縮機の吐
出口に接続するようにしてもよい。

次に第４図の本発明の実施例について各部の作動を説明
する。

（ａ）ガスタービン静止状態から起動する場合。

起動前には弁１１，１２，１６，９，２７のすべてが閉
じられ、また、弁１９，２０，２２゜２８も閉じている
。

起動に際しては、まず、圧縮機２９の駆動装置３１が起
動されて圧縮機２９が駆動され、フィルタ３０を通って
管路２５に吸弓された空気が圧縮される。

続いて弁２７が開かれ、圧縮空気が逆止弁２６、マニホ
ールド２４、パージ用管路２３、逆止弁１８を通ってノ
ズル２内の液体燃料管２Ｂ（第２図参照）中に吹き込ま
れ、液体燃料管２Ｂ及びノズルチップ２Ｄ内の残留液体
燃料がパージされる。

同時に気体燃料供給管３の弁１１．１２が所定開度だけ
開かれて気体燃料カマニホールド１０を通ってノズル２
内の気体燃料流路２ｃに流入し、気体燃料噴射孔２ｂか
ら燃焼器１中に吹き込まれる。

この場合には、ノズル２内をパージする気体が気体燃料
ではなく圧縮空気であるため、燃焼器１内にたとえ残留
未然ガスがあっても燃焼器１内が酸素不足になることは
なく、腐火は容易となり、着火不良を生ずる危険は極め
て少なくなる。

また、パージされる圧縮空気の圧力は燃焼用の気体燃料
の圧力よりもかなり低くなをように圧縮機２９における
圧縮比及び弁２７及び逆止弁１８０）設定開度などを定
めておくことによって、着火後に於ても火炎の安定性を
乱さずにノズル２をパージできる。

パージ終了とともに圧縮機２９の駆動装置３１は停止さ
れ、また、弁２７も閉じられるので逆止弁１８も閉じら
れる。

（ｂ）ガスタービン燃焼器１が液体燃料焚きから気
体燃料焚きに切換えられる場合。

液体燃料焚き運転時には、弁９が開かれた状態にあり、
ポンプ８が運転されている。

一方、弁１１．１２，１６，２７は閉じられており、ノ
ズル２には液体燃料のみが供給されている。

液体燃料焚き運転終了時にはポンプ８が停止してノズル
２への液体燃料の供給が断たれると同時に弁１６が開か
れ、気体燃料供給管３、パージ用気体燃料供給管１４、
・マニホールド２４、パージ用管路２３、逆止弁１８を
通って気体燃料がノズル２内の液体燃料管２Ｂ中に吹き
込まれる。

従ってノズル２内の液体燃料管２Ｂ及びノズルチップ２
Ｄ内の残留液体燃料がパージされる。

続いて弁１１．１２が所定の開度だけ開かれて気体燃料
が気体燃料供給管３を通ってノズル２の気体燃料流路２
Ｃ中に吹き込まれ、更に、気体燃料噴射孔２ｂから燃焼
器１中へ噴出する。

この場合にはパージ用気体として気体燃料が使用される
が、起動時とは異り、燃焼器１中に於ける失火の恐れが
なく、火炎の安定性も乱されない。

以上のように本発明によれば、二燃料焚き圧力噴霧式燃
料ノズル内の残留燃料をパージしても着火不良を生じな
い効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の二燃料焚きガスタービンの燃料ノズルの
配管系統図、第２図は従来の二燃料焚きガスタービンの
燃料ノズル０構造を示す説明図、第３図は別の従来の二
燃料焚きガスタービンの燃料ノズルの配管系統図、第４
図は本発明に係る二燃料焚き圧力噴霧式燃料ノズルのパ
ージ方法並びに装置を説明するための配管系統図である
。２・・・・・・燃料ノズル、３・・・・・・気体燃料供
給管、４・・・・・・液体燃料供給管、１４・・・・・
・パージ用気体燃料供給管、１６・・・・・・弁、２３
・・・・・・パージ用管路、２５・・・・・・圧縮空気
供給管、２７・・・・・・弁。

Claims

【特許請求の範囲】１液体燃料を圧力噴霧方式で噴射するための液体燃料
流路と、前記液体燃料流路に隣接した気体燃料流路とを
有し気体燃料と液体燃料とを交互に噴射可能な二燃料焚
き圧力噴霧式燃料ノズルのパージ方法であって、気体燃料焚きの開始の際には前記液体燃料流路へ圧縮空
気を導入して前記液体燃料流路内の残留液体燃料をパー
ジし、液体燃料焚きから気体燃料焚きへの切換時には前
記液体燃料流路へ気体燃料を導入することにより前記液
体燃料流路内の残留液体燃料をパージすることを特徴と
する、二燃料焚き圧力噴霧式燃料ノズルのパージ方法。２液体燃料を圧力噴霧方式で噴射するための液体燃料
流路と、気体燃料を噴射するための気体燃料流路とを有
し気体燃料と液体燃料とを交互に噴射可能な二燃料焚き
圧力噴霧式燃料ノズルのパージ装置であって、前記液体燃料流路に接続されたパージ用管路と、前記パ
ージ用管路に接続された圧縮空気供給管と、前記気体燃
料流路に気体燃料を供給するための気体燃料供給管と前
記パージ用管路とを接続するパージ用気体燃料供給管と
、前記圧縮空気供給管に設けられ前記燃料ノズルが気体
燃料焚きで起動される時に開かれる第一の弁と、前記パ
ージ用気体燃料供給管に設けられ前記燃料ノズルが液体
燃料焚きの状態から気体燃料焚きに切換えられる時に開
かれる第二の弁と、を有して戊る、二燃料焚き圧力噴霧
式燃料ノズルのパージ装置。