JPS6055724B2 - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
ガスタ−ビン燃焼器Info
- Publication number
- JPS6055724B2 JPS6055724B2 JP2002080A JP2002080A JPS6055724B2 JP S6055724 B2 JPS6055724 B2 JP S6055724B2 JP 2002080 A JP2002080 A JP 2002080A JP 2002080 A JP2002080 A JP 2002080A JP S6055724 B2 JPS6055724 B2 JP S6055724B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- mixing chamber
- fuel
- air
- chamber
- 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.)
- Expired
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はＮ０ｘの発生を低減させるようにしたガスタ
ービンの燃焼器に関する。
ービンの燃焼器に関する。
ガスタービン燃焼器として、従来第１図に示すように、
燃料を予混合しながら希薄燃焼を行わせ低Ｎ０ｘ化をは
かつたものが知られている。
燃料を予混合しながら希薄燃焼を行わせ低Ｎ０ｘ化をは
かつたものが知られている。
これは反応筒１に対して接線方向から開口するプレミキ
サ２を取付け、プレミキサ２の内部で燃料と空気を、理
論空燃比よりも希薄な状態に予混合し、この混合気にト
ーチ点火装置３で点火するようにしたもので、混合気に
旋回運動を附与する−ことで希薄燃焼を安定させている
。そしてこの高温の燃焼ガスは反応筒１を出た直後に希
釈空気と混合し、所定の温度まで冷却されてからタービ
ンに流入する。
サ２を取付け、プレミキサ２の内部で燃料と空気を、理
論空燃比よりも希薄な状態に予混合し、この混合気にト
ーチ点火装置３で点火するようにしたもので、混合気に
旋回運動を附与する−ことで希薄燃焼を安定させている
。そしてこの高温の燃焼ガスは反応筒１を出た直後に希
釈空気と混合し、所定の温度まで冷却されてからタービ
ンに流入する。
しかしながらこの燃焼器にあつては、あくまでもトーチ
によつて希薄混合気を着火させるという思想が基本であ
り、反応筒１に対して全ての燃料を噴射混合する容量の
大きなプレミキサ２が直接的に接続している、あるいは
反応筒１の燃焼域と希釈域が分離されていないことなど
から、エンジンが定常的に運転されているときはまだし
も、急゜加速や急減速をするときなどに安定した希薄燃
焼の維持が困難で、しかもタービンなどの負荷変動にも
とづく燃焼器下流のガス変動の影響が上流の燃焼域にも
及びやすく、燃焼安定性や排気組成を阻害するという問
題があつた。
によつて希薄混合気を着火させるという思想が基本であ
り、反応筒１に対して全ての燃料を噴射混合する容量の
大きなプレミキサ２が直接的に接続している、あるいは
反応筒１の燃焼域と希釈域が分離されていないことなど
から、エンジンが定常的に運転されているときはまだし
も、急゜加速や急減速をするときなどに安定した希薄燃
焼の維持が困難で、しかもタービンなどの負荷変動にも
とづく燃焼器下流のガス変動の影響が上流の燃焼域にも
及びやすく、燃焼安定性や排気組成を阻害するという問
題があつた。
本発明はこのような問題に着目し、燃料と空気の混合を
多段階に分けて行い、濃混合気をもとにした改質ガスを
順次希薄化しつつ燃焼させることにより、常に安定した
希薄燃焼を実現するようにしたガスタービン燃焼器を提
供することを目的とする。
多段階に分けて行い、濃混合気をもとにした改質ガスを
順次希薄化しつつ燃焼させることにより、常に安定した
希薄燃焼を実現するようにしたガスタービン燃焼器を提
供することを目的とする。
以下、本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。
そのために本発明は、燃焼筒の内部に途中で絞つたスロ
ート部を境にして、上流に混合室、下流に燃焼室をそれ
ぞれ形成し、前記混合室に濃混合気を着火するトーチ点
火装置を取付けるとともに、混合室周囲に略均等間隔に
複数の連通管を接続し、かつ連通管を燃焼筒の軸線と略
平行に混合室外周に沿つて延長形成し、この延長端開口
部に燃料噴射弁を取付けて燃料改質管を構成し、これら
複数の燃料改質管で濃混合気を分解ガス化した改質ガス
を混合室からスロート部を経て燃焼室に噴出させる一方
、このスロート部下流の燃焼室に空気を導入して改質ガ
スを希薄燃焼させる空気孔を形成した。
ート部を境にして、上流に混合室、下流に燃焼室をそれ
ぞれ形成し、前記混合室に濃混合気を着火するトーチ点
火装置を取付けるとともに、混合室周囲に略均等間隔に
複数の連通管を接続し、かつ連通管を燃焼筒の軸線と略
平行に混合室外周に沿つて延長形成し、この延長端開口
部に燃料噴射弁を取付けて燃料改質管を構成し、これら
複数の燃料改質管で濃混合気を分解ガス化した改質ガス
を混合室からスロート部を経て燃焼室に噴出させる一方
、このスロート部下流の燃焼室に空気を導入して改質ガ
スを希薄燃焼させる空気孔を形成した。
第２図において、燃焼筒１０の内部にはその中間部で絞
つたスロート部１１（直径比にして１１２〜１１４）を
境にして、その上流に混合室１２、下流に燃焼室１３が
形成される。
つたスロート部１１（直径比にして１１２〜１１４）を
境にして、その上流に混合室１２、下流に燃焼室１３が
形成される。
混合室１２の軸線方向頂部にはトーチ点火装置１４が取
付けられ、このトーチ点火装置１４は燃料噴射ノズル１
５と空気導入孔１６及び点火栓１７とで構成され、混合
室１２の改質ガスと空気の混合体に着火する。
付けられ、このトーチ点火装置１４は燃料噴射ノズル１
５と空気導入孔１６及び点火栓１７とで構成され、混合
室１２の改質ガスと空気の混合体に着火する。
混合室１２にはその周囲接線方向からほぼ均等間隔に開
口接続する複数の燃料改質管１８が取付けられる。
口接続する複数の燃料改質管１８が取付けられる。
この改質管１８は、一例として直径が２０〜４０７２の
連通管を基本として構成されており、燃焼筒１０の軸線
と略平行となるように折曲される一方、その他端にベル
マウス状入口部１９を有し、さらにその中心部に主燃料
ノズル２０を備えるとともにその周囲を空気口２１とし
た支持ボディ２２が入口部１９の内部に収められる。
連通管を基本として構成されており、燃焼筒１０の軸線
と略平行となるように折曲される一方、その他端にベル
マウス状入口部１９を有し、さらにその中心部に主燃料
ノズル２０を備えるとともにその周囲を空気口２１とし
た支持ボディ２２が入口部１９の内部に収められる。
前記スロート部１１は燃焼室１３に向けてベンチユリ状
に拡大し、燃焼室１３にはこのスロート部１１の接続部
付近に複数の空気孔２３が形成さ．れるとともに、下流
の出口部２５の付近に複数の希釈空気孔２６が形成され
ている。
に拡大し、燃焼室１３にはこのスロート部１１の接続部
付近に複数の空気孔２３が形成さ．れるとともに、下流
の出口部２５の付近に複数の希釈空気孔２６が形成され
ている。
次に作用を説明する。
混合室１２の上流のトーチ点火装置１４は、エンジン作
動中に定常的に混合室軸心方向に噴出す！る燃焼トーチ
を形成しつづける。
動中に定常的に混合室軸心方向に噴出す！る燃焼トーチ
を形成しつづける。
そしてこれは燃費低減や排出ガス組成改善のため、エン
ジンコーステイングやアイドル状態のときに改質管１８
からの主燃料の供給が断たれても、火種として燃えつづ
け、再着火時にもトーチｔ火炎によつて安定的に着火を
行い、再着火時のＨＣの低減をはかるものである。
ジンコーステイングやアイドル状態のときに改質管１８
からの主燃料の供給が断たれても、火種として燃えつづ
け、再着火時にもトーチｔ火炎によつて安定的に着火を
行い、再着火時のＨＣの低減をはかるものである。
エンジンスタート時には、まずこのトーチ点火装置１４
が点火栓１７により噴射ノズル１５からの噴射燃料に着
火し、混合室１２に火炎を噴出する。
が点火栓１７により噴射ノズル１５からの噴射燃料に着
火し、混合室１２に火炎を噴出する。
次いで、この混合室１２に開口している燃料改質管１８
の主燃料ノズル２０から燃料が噴射される。
の主燃料ノズル２０から燃料が噴射される。
この燃料に対してはトーチ火炎が火種となつて改質管１
８の内部で空気口２１からの空気とともに、空燃比にし
て約８〜１２の過濃状態の燃焼を行わせる。
８の内部で空気口２１からの空気とともに、空燃比にし
て約８〜１２の過濃状態の燃焼を行わせる。
この場合、各改質管１８は混合室１２の外周に沿つて管
長が十分にあり、しかも流量がそれほど多くないため、
入口部から供給された液体またはガス体の炭化水素系燃
料は、混合室１２からの燃焼熱を受けて鴇、ＣＯならび
に分解途中のＨＣからなる非常に燃えやすい可燃ガスに
十分に改質（分解）されつつ、ほぼ均一的な混合状態で
出口部へ流れる。
長が十分にあり、しかも流量がそれほど多くないため、
入口部から供給された液体またはガス体の炭化水素系燃
料は、混合室１２からの燃焼熱を受けて鴇、ＣＯならび
に分解途中のＨＣからなる非常に燃えやすい可燃ガスに
十分に改質（分解）されつつ、ほぼ均一的な混合状態で
出口部へ流れる。
この可燃性改質ガスは各改質管１８から混合室１２に略
接続方向から噴出し、ここで十分に混合しながら膨張し
、スロート部１１から燃焼室１３へ向けて整流、加速さ
れつつ流出する。
接続方向から噴出し、ここで十分に混合しながら膨張し
、スロート部１１から燃焼室１３へ向けて整流、加速さ
れつつ流出する。
以上が燃焼の第１段階であり、これらは理論空燃比から
外れた燃料過濃な状態で行われ、しかも混合室１２では
空燃比が全体的に均質でバラツキがなく、したがつてこ
の第１段目の燃焼ではＮＯｘの発生が極めて少なく、他
方、炭化水素燃料をより燃焼しやすいＨ２、ＣＯに分解
し、以後のこれらの燃焼を短時間のうちに完結しうる状
態にまで変化させる。
外れた燃料過濃な状態で行われ、しかも混合室１２では
空燃比が全体的に均質でバラツキがなく、したがつてこ
の第１段目の燃焼ではＮＯｘの発生が極めて少なく、他
方、炭化水素燃料をより燃焼しやすいＨ２、ＣＯに分解
し、以後のこれらの燃焼を短時間のうちに完結しうる状
態にまで変化させる。
次に、スロート部１１で整流されたこの可燃ガスは、加
速噴流として燃焼室１３へと流入するが、流入と同時に
周囲の空気孔２３から導入された空気流と衝突混合する
。
速噴流として燃焼室１３へと流入するが、流入と同時に
周囲の空気孔２３から導入された空気流と衝突混合する
。
空気孔２３は燃焼室１３の周囲からほぼ均一的にかつ中
心軸に対して４５〜９０らの角度をもつて下流に向けて
空気を流入させ、可燃ガスをすばやく燃焼させる。
心軸に対して４５〜９０らの角度をもつて下流に向けて
空気を流入させ、可燃ガスをすばやく燃焼させる。
このときの燃焼室１３の中央部での空燃比は約２５〜４
０とし、理論空燃比１５付近の可燃ガスはもつとも噴流
速度の速い領域を短時間に通過するように設定する。
０とし、理論空燃比１５付近の可燃ガスはもつとも噴流
速度の速い領域を短時間に通過するように設定する。
このようにしてすばやく希薄燃焼が行われた後、高温燃
焼ガスは下流の希釈空気孔２６から上流に向けて０〜６
０下の角度をもつて導入される空気により所定の温度ま
で均一的に冷却されてからタービンへと流入する。
焼ガスは下流の希釈空気孔２６から上流に向けて０〜６
０下の角度をもつて導入される空気により所定の温度ま
で均一的に冷却されてからタービンへと流入する。
この燃焼の第２段階では、ＮＯｘの生成率の高い理論空
燃比附近の可燃ガスを、高温度域を高速で通過させるこ
とにより滞留時間の短縮化をはかつているため、ＮＯｘ
の発生が十分に抑制されるし、またその下流の反応容積
の大きな燃焼室１３で改質管１８で生じたＨ２、ＣＯ等
、燃焼範囲が広くしかも燃焼速度の速い性質をもつたガ
ス成分を主体として希薄燃焼を行なうため、この主たる
燃焼は極めて安定した状態のもとで確実に完結し、未然
ＨＣ．．ＣＯとして排出ガス中に存在する割合は著しく
減少するのである。
燃比附近の可燃ガスを、高温度域を高速で通過させるこ
とにより滞留時間の短縮化をはかつているため、ＮＯｘ
の発生が十分に抑制されるし、またその下流の反応容積
の大きな燃焼室１３で改質管１８で生じたＨ２、ＣＯ等
、燃焼範囲が広くしかも燃焼速度の速い性質をもつたガ
ス成分を主体として希薄燃焼を行なうため、この主たる
燃焼は極めて安定した状態のもとで確実に完結し、未然
ＨＣ．．ＣＯとして排出ガス中に存在する割合は著しく
減少するのである。
次に、第３図に示すものは、改質管１８の主燃料ノズル
２０の周囲空気口２１に、導入空気に旋回運動を与える
スワラー２８を取付け、燃焼（改質化）の安定性を高め
た実施例である。
２０の周囲空気口２１に、導入空気に旋回運動を与える
スワラー２８を取付け、燃焼（改質化）の安定性を高め
た実施例である。
同様な目的から、第４図のように、主燃料ノズル２０を
備える支持ボディ２２を環状段部２９から後退させ、燃
料と空気の混合をなお一層向上させることもできる。
備える支持ボディ２２を環状段部２９から後退させ、燃
料と空気の混合をなお一層向上させることもできる。
また、第５図の実施例は、燃焼室１３に燃焼制御板３０
を設け、スロート部１１からの噴流を円錐部３１に衝突
拡散させ、高速噴流となつた可燃ガスが燃焼室出口部２
５へと直接通り抜けるのを防止し、空気孔２３からの導
入空気と均質的に混合を行わせ、希薄燃焼のなお一層の
安定化をはかつたものである。
を設け、スロート部１１からの噴流を円錐部３１に衝突
拡散させ、高速噴流となつた可燃ガスが燃焼室出口部２
５へと直接通り抜けるのを防止し、空気孔２３からの導
入空気と均質的に混合を行わせ、希薄燃焼のなお一層の
安定化をはかつたものである。
この燃焼制御板３０は第６図ＡまたはＢに示すように形
成される。
成される。
第６図Ａでは円錐部３１を複数のステー３２によつて支
持する構造であり、第６図Ｂは打抜穴３３を通して下流
へ可燃ガスを案内する構造を示す。
持する構造であり、第６図Ｂは打抜穴３３を通して下流
へ可燃ガスを案内する構造を示す。
以上説明したように本発明によれば、まず燃料過濃状態
で改質化を行い、この改質ガスをスロート部より噴射し
て希薄燃焼させるようにしたので、エンジンのあらゆる
運転条件下で、極めて安定した希薄燃焼が得られ、同時
にＮＯｘの抑制とＨＣ．ｓＣＯの大幅な低減がはかれる
。
で改質化を行い、この改質ガスをスロート部より噴射し
て希薄燃焼させるようにしたので、エンジンのあらゆる
運転条件下で、極めて安定した希薄燃焼が得られ、同時
にＮＯｘの抑制とＨＣ．ｓＣＯの大幅な低減がはかれる
。
燃焼筒は混合室と燃焼室を分離した構造をもつため、燃
焼室下流のガス状態の変動が燃焼に及ぼす影響が少なく
、常に良好かつ応答性にすぐれた燃焼状態が確保できる
。
焼室下流のガス状態の変動が燃焼に及ぼす影響が少なく
、常に良好かつ応答性にすぐれた燃焼状態が確保できる
。
第１図Ａ，Ｂは従来装置の横断面図及び縦断面図、第２
図は本発明の縦断面図、第３図、第４図は改質管の要部
断面図、第５図は燃焼室の要部断面図、第６図Ａ，Ｂは
そのＩ−１線矢示図である。 １０・・・・・・燃焼筒、１１・・・・・・スロート部
、１２・・・．・・・混合室、１３・・・・・・燃焼室
、１４・・・・・・トーチ点火装置、１８・・・・・・
燃料改質管。
図は本発明の縦断面図、第３図、第４図は改質管の要部
断面図、第５図は燃焼室の要部断面図、第６図Ａ，Ｂは
そのＩ−１線矢示図である。 １０・・・・・・燃焼筒、１１・・・・・・スロート部
、１２・・・．・・・混合室、１３・・・・・・燃焼室
、１４・・・・・・トーチ点火装置、１８・・・・・・
燃料改質管。
Claims (1)
- １ 燃焼筒の内部に途中で絞つたスロート部を境にして
、上流に混合室、下流に燃焼室をそれぞれ形成し、前記
混合室に濃混合気を着火するトーチ点火装置を取付ける
とともに、混合室周囲に略均等間隔に複数の連通管を接
続し、かつ連通管を燃焼筒の軸線と略平行に混合室外周
に沿つて延長形成し、この延長端開口部に燃料噴射弁を
取付けて燃料改質管を構成し、これら複数の燃料改質管
で濃混合気を分解ガス化した改質ガスを混合室からスロ
ート部を経て燃焼室に噴出させる一方、このスロート部
下流の燃焼室に空気を導入して改質ガスを希薄燃焼させ
る空気孔を形成し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 |
|---|---|---|---|
| JP2002080A JPS6055724B2 (ja) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080A JPS6055724B2 (ja) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56117023A JPS56117023A (en) | 1981-09-14 |
| JPS6055724B2 true JPS6055724B2 (ja) | 1985-12-06 |
Family
ID=12015405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002080A Expired JPS6055724B2 (ja) | 1980-02-20 | 1980-02-20 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6055724B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0491314A (ja) * | 1990-08-06 | 1992-03-24 | Calsonic Corp | 水冷式エンジンの冷却制御装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2774666B2 (ja) * | 1990-05-09 | 1998-07-09 | 財団法人電力中央研究所 | バッフルプレート及びそれを利用した燃焼器 |
-
1980
- 1980-02-20 JP JP2002080A patent/JPS6055724B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0491314A (ja) * | 1990-08-06 | 1992-03-24 | Calsonic Corp | 水冷式エンジンの冷却制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56117023A (en) | 1981-09-14 |
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