JPS6017634A - ガスタ−ビン燃焼器用燃料ノズル - Google Patents

ガスタ−ビン燃焼器用燃料ノズル

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JPS6017634A
JPS6017634A JP12483683A JP12483683A JPS6017634A JP S6017634 A JPS6017634 A JP S6017634A JP 12483683 A JP12483683 A JP 12483683A JP 12483683 A JP12483683 A JP 12483683A JP S6017634 A JPS6017634 A JP S6017634A
Authority
JP
Japan
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fuel
passage
wall
nozzle
ports
Prior art date
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Pending
Application number
JP12483683A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidekazu Fujimura
秀和 藤村
Yoshihiro Uchiyama
内山 好弘
Satoshi Tsukahara
聰 塚原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6017634A publication Critical patent/JPS6017634A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
    • F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
    • F23D14/24—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other at least one of the fluids being submitted to a swirling motion
    • 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
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はガスタービン燃焼器用燃料ノズルに係り、特に
燃料として中低カロリーガス燃料を使用する場合に好適
な燃料ノズルの構造に関する。
〔発明の背景〕
ガスタービン燃焼器において、該燃焼器から発生するサ
ーマルNoxを低減させるだめには局所的な高温領域を
無くすることが根本であシ、このためには燃料と空気を
予め燃料リンチまだは燃料リーンの状態に混合して燃焼
室に供給する必要がある。この最も完全な方式としては
、予混合室を設けて、との予混合室内で空気と燃料を所
要比に混合することであるが、火炎が伝播性を有するた
めに、(1)燃焼室から予混合室へ逆火する恐れがある
、(2)コンパクトな空間で予混合するためには圧力損
失が大きくなる、といった問題がある。
そこで、従来のガスタービン燃焼器においては、第1図
にノ■ルだ構造の燃料ノズルを備えc、燃料と空気の予
混合比をL・×1っている。
第1図の燃料ノズルは、燃料通路lと、燃焼室2の近鈎
にトいて燃料通路1の外周に設置されて燃焼室2内に保
炎用の旋回流人を形成する旋回器3と、燃料通路1の外
壁4に穿設されて燃料を旋回器3内に噴出させる噴出口
5とを備えている。
そして、空気6が旋回器3を流通しCいる過程で前記噴
出口5から燃料7を旋回器3内に噴出させることによっ
て、燃料と空気の混合を行わせる構造となっている。同
、図中8及び9は初期燃焼等を行わせる燃料油噴射ノズ
ル及び供給管を丞ず。
前記の燃料ノズルにおいて、燃料として高カロリーガス
を使用する場合には、燃料の空気に対する体積比が10
%程度となシ、燃料と空気の混合が良好に行われる。
これに対して、発熱12000〜3000hl/Nm3
の石炭ガス化中力「ゴリーカスを使用する場合でも、サ
ーマルN OXが問題となるために燃料と空気を予混合
し7た燃料リーンまたは燃料リッチとり一ンを組合わぜ
た2段燃焼、を行うが、この場冶前述17た燃料ノズル
を用いると、旋回器3内での燃料の空気に対する体積比
が約40係となり、混合しにくくなる問題がある。
才た、発熱か800〜10001o+/N川3の石炭ガ
ス化低カロリーガスを使用する場合でも、サーマルN 
o x + フューエルNoxが問題となるために予混
合化を行うが、前述の燃料ノズルを用いると、旋回器3
内での燃料の空気に対する体積比が約100チとなると
共に、燃料と空気の合計体積が高カロリーガス使用時の
約2倍となって、混合が一層困離となる問題がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、空気に対する燃料の体積IA量比が大
きい中低カロリーガスを灼t1流量の多い条件では混合
を促進して低Nox化を図れ、かつ燃料流幇の少ない条
件でif予混合抑制して安定燃焼化を図れるガスタービ
ン燃焼器用燃料ノズルを提供することにある。
〔発明の概要〕
この目的を達成するために、本発明のカスタービン燃焼
器用燃料ノズルは、燃料通路と、その燃料通路の外周に
形成される現状通路と、燃焼室から1Ifp間した位置
において前記現状通路に設置61される旋回器と、燃料
通路の外壁に穿設されて炒料金現状通路内に噴出する複
数個の噴出口とを備え、前記の各噴出口は、現状通路の
上流側から下流側に亘って配置され、かつ環状通路内に
茫、1料を均一に分散できるように噴出口開口面積がそ
れぞれ異ならされていることを’?4徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の−・実施例を第2図によシ説明する。第
2図は本発明によるガスタービン燃焼器用燃料ノズルの
縦断側面図を示し、外壁11によ多形成された燃料通路
10と、外壁11と外!i、13とによp燃料通路10
の外周VC形成された環状通路12と、その環状通路1
2内に設置6゛された旋回器14と Mlil連相10
の外壁11に穿設されて燃料を現状通路12内に1lr
z出させる抜数個(図示では3個)の噴出Cjl 5A
、15B、15Cと、現状通路12内にて混合される灯
、別と紮気とを燃焼室16内に噴射する噴射ノズル17
と、燃料通路10内に設置された案内筒18とを備えで
いる。
前記旋回器14は燃焼室16カ・ら離間した位置に配置
されている。
前記の名噴出015A、1513.15Cは、環状通路
12の上流側から下流側に亘って配置されていると共に
、各91内口の11j口面積が上流側で最も大きく、か
つ下流側で最も小さくなっている。
ぞして、前記旋回器14はし1示の例では噴出口15A
と15Bとの間に位置している。
前記案内筒18t」、燃料通路10の外v11より小径
となし、その−姑が最上流の噴出口15Aよりも上流l
(1]の外壁11に連接し、かり他端1が最下流の+1
(1出+]15 C(=J近に位置している。
尚、図中19はに?、・盲通路10にり然′#1を供給
するノズル入口、20はライナーギャップカシ−121
及び22は初期燃焼等を行わせる燃料油噴射ノズル及び
供給管を示す。
次に不発明の作用について油、明−する。
石炭ガス孔中カロリーガス剪たは低カロリーガス(以下
燃料ガスと称す)がノズル人口19がら燃料通路10内
に供給され、該燃料ガス23は案内筒18の内側を通っ
て噴射ノズル壁24に衝突し、ここでUターンして案内
筒18の外側を通シ、各噴出口15A、15B、15C
から現状通路12内に噴出する。セして描該悠料ガスは
環状通路12に流入する空気25と混合し、がり旋回器
14にて旋回エネルギーを与えられながら噴射ノズル1
7から燃焼室16内の燃焼領域26に旋回流27となっ
て噴射する。前記環状通路12内において燃料ガスと空
気とが混合する際、開口面積の最も大きい噴出口15A
が旋回器14の上流側に設けられているので、燃料ガス
の大部分が空気25と共に旋回器14を通過するため旋
回エネルギーは犬きく、旋回器14下流の噴出口15B
、15Cがら噴出する燃料ガスの旋回抑制割合は小ζい
。また開口面積の大きいグV出D15Aから噴出される
燃料ガス位猿状通路12の外壁13まで達し、かつ開口
面積の小さい噴出口15B、15Cがら噴出される燃料
ガスは燃料通路10の外壁11近傍で空気と混合される
ため、環状通路12内の燃料濃度が均一化される。
その結果、ガスタービン高負荷時には燃料ガスと空気の
予混合化が進み、低N o x 燃焼が可能となる。
一方、ガスタービン低負荷時には各窄出口15A。
15B、15Cから環状通路12内への燃料噴射速度が
低下するため、炉゛料ガスは燃料通路10の外壁11近
傍に際t、!ll、ノズル噴射口17部での濃度分布が
片寄るため、旋回流27の内部での採択性が向上する。
また、本火施例では、燃料通路lO内に供給された燃料
ガス23が各噴出口15A、、15B。
15CK至る壕でに案内筒18によシ燃料ガス23を一
度噴射ノズル壁24に種1突させるようにしであるので
、噴射ノズル17自体を冷却できる効果がある。つまシ
、噴射ノズル壁24は燃焼室16内の高温の燃焼カスに
さらされて冷却を行わないと寿命が低下する。特に多侶
の燃料を必要とする中低カロリーガス用燃焼器では噴射
ノズル17の面積を大きくとる必要があり、これに伴な
って噴射ノズル壁24の面積も大きくなることから、当
該部分の冷却が重要となる。従って、本実施飼では、燃
料ガスそのもので前記噴射ノズル壁24の冷却を行え、
従来の空気を使用する方式に比べて構造も簡単となる。
尚、前記の実施例においては、開口面積の最も大きい噴
出口15Aを旋回器14の上流側に設けた例を示したが
、該噴出口15Aを旋回器14部分に設けてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、空気に対する燃
料の体積流量比が大きい石炭ガス化中−低カロリーガス
を燃料流量の条件では混合を促進して低Nox化を図れ
、かつ燃料流量の少ない条件では混合を抑制して安定燃
焼化を図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のガスタービン燃焼器用燃料ノズルを示す
縦断側面図、第2図は本発明ガスタービン燃焼器用燃料
ノズルの一実施例を示す縦断側面図である。 10・・・燃料通路、11・・・外壁、12・・・環状
通路。 14=・i回器、15A、15B、15C・・・噴出口
、16・・・燃焼室、17・・・噴射ノズル、18・・
・案内筒。 代理人 弁理士 秋本正実

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、燃料通路と、その燃料通路の外周に形成される現状
    通路と、燃焼室から離間した位置において前記環状通路
    に設置される旋回器と、燃料通路の外壁に穿設されて燃
    料を環状通路内に噴出する複数個の噴出口とを備え、前
    記の各噴出口は、環状通路の上流側から下流側に亘って
    配置され、かつ現状通路内に燃料を均一に分散できるよ
    うに噴出口開口面積がそれぞれ異ならされていることを
    特徴とするカスタービン燃焼器用燃料ノズル。 2、特許請求の範囲第1項において、前記の各噴出口の
    開口面積が、波状通路の上流側で大きく、かつ下流側で
    小さくなっていることを特徴とするガスタービン燃焼器
    用燃料ノズル。 3、%許請求の範囲第1項または81!2項において、
    前記燃料通路の内側に、該燃料通路の外壁よシ小径の案
    内筒を具え、該案内筒の一端は最上流の噴出口よシも上
    流側の前記外壁に連接し、かつ他端は最下流の噴出口近
    節に位置していることを特徴とするガスタービン燃焼器
    用燃料ノズル。
JP12483683A 1983-07-11 1983-07-11 ガスタ−ビン燃焼器用燃料ノズル Pending JPS6017634A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995032395A1 (en) * 1994-05-25 1995-11-30 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine combustor
JPH08233271A (ja) * 1995-02-23 1996-09-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 燃焼器のバーナ
JP2011080753A (ja) * 2009-10-08 2011-04-21 General Electric Co <Ge> ノズルを冷却するための装置及び方法

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WO1995032395A1 (en) * 1994-05-25 1995-11-30 Westinghouse Electric Corporation Gas turbine combustor
JPH08233271A (ja) * 1995-02-23 1996-09-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd 燃焼器のバーナ
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