JPS6049810B2 - 高負荷燃焼器の点火装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温高圧ガスを通るガスタービン発電。

装置において高温高圧ガスを造る高負荷燃焼器に使用さ
れる点火装置に関する。 近年ムーンライト計画の一環
として効率の高い発電システムの開発が行なわれている
。

この発電システムに高温高圧のガスを使用し発電をする
ガスタービン発電装置が採用されている。 本発明が対
象とするガスタービン発電装置は温度約１５００’Ｃ圧
力約５５に９１ｄの高温高圧ガスを使用するガスタービ
ンであつて、この高温高圧ガスを造るべく高負荷燃焼器
が使用されるが、該高負荷燃焼器の燃焼筒は高温高圧下
における高負荷燃焼１に耐えるために特にセラミックタ
イルで内助りをした構造にし、かつその外側に燃焼用空
気を流して該内助りタイルの裏面は勿論表面もこの空気
流によつて冷却される構造にしている。

点火装置も高温高圧に対し溶融せず、長期間の使用に耐
えることが要求されている。 本発明の説明に先立ち、
先づ高温高圧ガスを通すガスタービン発電装置とそれに
使用される高負荷燃焼器について説明する。

高温高圧ガスを通すガスタービン発電装置は、第１図に
示すごとく、たとえば軸８によつて駆動される空気圧縮
器９によつて温度４５０゜Ｃ圧力５５に９ｌｄＧ以上の
空気が造られて先づ空気溜り室１に送られ、さらり高負
荷燃焼器を包む周囲室２へ導かれる。そのうちの一部の
空気は１次空気として該燃焼器頭部３から噴出され、残
部の空気は燃焼筒４の周囲壁から該燃焼筒４内に供給さ
れ、該燃焼筒内では圧力５５に９１ｃ７１ｉＧの高圧状
態のもとで高負荷燃焼が行なわれ、また該燃焼筒の下部
では供給空気による燃焼ガスの稀釈が行なわれ、約１５
００゜Ｃに均一に稀釈された生成ガスは排出端５からガ
スタービン６へ供給され、その軸８は所定回転数て回転
され、該軸に取付けられた図示されていない発電機によ
つて発電が行なわれる。なおガスタービンを通つた排ガ
スは排出口７から排出されてさらに余熱が利用される。
高負荷燃焼器は、第１図、第２図に示すごとく、燃焼器
頭部３とセラミックタイルで保護された内周壁１０を有
する燃焼筒４とによつて構成されている。

燃焼器頭部３は、第２図、第３図、第４図に示す構造の
ものである。すなわち中軸部にガス燃料供給路１１を有
し、該ガス燃料供給路１１の先端面に数個のガス燃料噴
出孔１２，１２″・・を有するガス燃料噴出ヘッド１３
を設ける。該ガス燃料噴出ヘッド１３の周囲にコーン頂
角ψが約６００てある朝顔状の金属部材１４を設ける。
該金属部材１４の比較的奥まつた位置には比較的小径の
１次空気小噴出孔多数１５，１５″・・・・・・が１列
あるいは２列あるいは多数列にして配設されており、こ
れら１次空気小噴出孔１５，１５″・・・・・は中心軸
方向への求心角度ψが６０５乃至９００であり、円周方
向への旋回角度θが１００乃至４５９てあるように傾斜
されている。該金属部材の比較的ふちに近い位置には比
較的大径の１次空気大噴出孔数個１６，１６″ ・・が
配設されており、これら１次空気大噴出孔１６，１６″
・・・は中心軸方向への求心角度ψが６００乃至９０
・てあり、円周方向への旋回角度θ″が００乃至３０・
てあるように傾斜されている。本発明の点火装置が使用
される高負荷燃焼装置はその燃焼筒４内て５５ｋ９１ｃ
這Ｇの圧力のもとにたとえは７０００万ＫｃａｅＩＨｒ
−イ気圧の高負荷燃焼が行なわれるものてあるから、こ
のような場所に電極突起物を設けれは即座に溶融されて
しまうと予想され、また該燃焼筒の側周壁の従来一般に
パイロットバーナが取付けられていた位置に点火孔を設
けようとしても該燃焼筒４はその側周壁全面がセラミッ
クタイルで保護されているので点火孔を設けることは極
めて困難である。

本発明は上述の高負荷燃焼器の頭部に取付ける電極式点
火装置であつて、その電極は高温の輻射熱による溶融が
防止されている。

本発明の点火装置は、第２図、第３図、第４図に示され
ているごとく、一電極１７は該燃焼器頭部３の中軸部す
なわちガス燃料噴出ヘッド１３の中軸部を貫通させ、か
つその先端を該ガス燃料噴出ヘッド１３の前面から若干
先方へ突出させて設け、他電極１８は朝顔状の金属部材
１４の最も奥まつた位置から電極１７方向へ突出させて
設け、これら両電極１７，１８間において火花が生じる
ようにした構造のものである。

上述の構造にして燃焼器頭部に取付けた本発明の点火装
置は燃焼筒４内で７０００ｙｊＫｃａｅ１ｈｒ−Ｒ．気
圧の高負荷燃焼をさせて実験をした結果確実に着火が行
なわれ、かつ電極が焼損されなく長期間の使用に耐え得
ることが実証されている。

本発明の点火装置は下記の作用・効果のものである。

（１）点火装置はガス燃料噴出ヘッド１３の前面に近く
かつ朝顔状の金属部材１４の最も奥まつた位置に設けら
れており、その附近に数個のガス燃料噴出孔１２，１２
″・・・・があり比較的低温であるガス燃料噴流の冷却
作用を受けるから過熱・溶融から防止されている。

（２）朝顔状の金属部材１４は勿論熱伝導性てあり、そ
の裏面において約４５０゜Ｃの１次空気が流れるから溶
融温度近くまて昇温されることはない。

（３）朝顔状の金属部材の比較的奥まつた位置に設けた
多数個の１次空気小噴出孔１５，１５Ｚ・・・・はいず
れもある求心角度ψとある旋回角度θを持たせて傾斜さ
せて設けてあるからこれら噴出孔から噴出される多条の
１次空気小噴流は第４図に示すごとく該金属部材内で一
旦つづみの胴部のごとくにしぼられて次に燃焼筒内に拡
散される。

従つて燃焼筒内の高負荷燃焼による輻射熱は該つづみ型
エヤーカーテンによつて遮断されて電極を過熱溶融から
防止する。（４）個々の１次空気小噴出流Ａは第２図、
第４図に示すごとく朝顔状の金属部材１４の奥まつた部
分にゆるやかな渦流ａを生せしめ、またもし１次空気小
噴流Ａが金属部材１４の内壁にぶつかれば一部の空気流
を該金属部材の奥まつた部分に比較的ゆるやかな流れｂ
として逆流入させることがてきまたガス燃料は数条の噴
流として流出される。

両電極間の火花位置において渦流空気流ａ、衝突による
空気流ｂおよびガス燃料噴流が混合されて点火に適当で
あるゆるやかさの流れの形成が可能であり、かつこの混
合流の１部分を空燃比が点火に適した値であるようにす
ることができ、従つて点火が確実に行なわれる。（５）
保炎は多数条の１次空気小噴流によつて形成されるつづ
み型の内部スペースにおいて安全に保炎される。

点火装置である両電極は該保炎スペースの最も上流に位
置せし〆ているから過熱、溶融されることはない。（６
）点火がガス燃料噴出ヘッド１３の前面に近くかつ朝顔
状の金属部材１４の最も奥まつた位置で行なわれるから
ガス燃料が爆発的に燃焼しこれによつて衝撃や振動が発
生することが防止されている。

（７）朝顔状の金属部材の中軸部に形成される多条の１
次空気小噴流によるつづみ型の内部において安定した保
炎が行なわれ、これら炎は１次空気小噴流および１次空
気大噴流によつて運ばれ、次の燃焼筒４内の拡散される
。

このような火炎の散布方式は燃焼筒内で高負荷燃焼を行
なわしめるのに最適の設計になつている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の点火装置が対象である高温・高圧ガス
を使用するガスタービン発電装置およびそれに使用する
高負荷燃焼器の説明図てある。 第２図、第３図、第４図はいずれも本発明の点火装置を
つけた燃焼器頭部３を示すそれぞれ側断面図、燃焼筒側
から見た正面図および金属部材の奥第１列目の１次空気
小噴出孔１５，１５″・・・・・・から噴出される１次
空気噴流の該金属部材内の状態を示す斜観図である。１
は空気溜り室、２は高負荷燃焼器周囲室、３は燃焼器頭
部、４は燃焼筒、５は排出端、６はガスタービン、７は
排出口、８は軸、９は空気圧縮器、１０は燃焼筒内周壁
、１１はガス燃料供給路、１２はガス燃料噴出孔、１３
は噴出ヘッド、１４は金属部材、１５，１６は１次空気
噴出孔、１７，１８は電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高温高圧の燃焼用空気は高負荷燃焼器の周囲室２に
   導かれ、一部は１次空気として該燃焼器頭部３から噴出
   され、残部は該燃焼器燃焼筒４の周壁から供給されて該
   燃焼筒内で高温高圧のもとで高負荷燃焼が行なわれ、生
   成ガスは排出端５からガスタービン６に供給されてその
   軸８を駆動するガスタービン発電装置において、使用さ
   れる高負荷燃焼器は燃焼器頭部３と燃焼筒４とよりなり
   、燃焼器頭部３の中軸部にガス噴出ヘッド１３を設け、
   該ガス噴出ヘッドの前面にガス噴出孔数個１２，１２′
   ・・・・・・を有せしめ、該ガス噴出ヘッドの周囲に朝
   顔状の金属部材１４を設け、該金属部材の比較的奥まつ
   た位置に１次空気小噴出孔多数１５，１５′・・・・・
   ・を有し、比較的先端に近い位置に１次空気大噴出孔数
   個１６，１６′・・・・・・を有せしめ、点火装置の一
   電極１７は該ガス燃料噴出ヘッド１３の中軸部を貫通さ
   せてその先端を先方へ突出させて設け、他電極１８は、
   該朝顔状の金属部材１４の奥まつた位置において該金属
   部材から電極１７方向に突出させて設け、これら両電極
   １７，１８間において火花が生じるようにした高負荷燃
   焼器の点火装置。