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JP4106098B2 - Operation method of combustion chamber of gas turbine and combustion chamber of gas turbine - Google Patents

Operation method of combustion chamber of gas turbine and combustion chamber of gas turbine Download PDF

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JP4106098B2
JP4106098B2 JP08580495A JP8580495A JP4106098B2 JP 4106098 B2 JP4106098 B2 JP 4106098B2 JP 08580495 A JP08580495 A JP 08580495A JP 8580495 A JP8580495 A JP 8580495A JP 4106098 B2 JP4106098 B2 JP 4106098B2
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burner
combustion chamber
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main burner
main
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、が供給される前混合バーナを備えた、ガスタービンの燃焼室の運転法であって、前記前混合バーナを、燃料流れ方向で互いに側方にずれて向かい合って配置された少なくとも2つの中空の部分円錐体より形成し、これら中空の部分円錐体によって形成された中空室の横断面が燃料流れ方向で増大するようにし、前記部分円錐体の各中央軸線を互いにずらして、隣接し合う部分円錐体の壁部が、前記部分円錐体によって形成された内室内に燃焼空気を流入させるための、接線方向のスリット又は通路を形成するようにし、前記燃焼室を、主バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナと、点火バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナとによって駆動する方法、並びにガスタービンの燃焼室に関する。
【0002】
【従来の技術】
EP−B1−0321809号特許明細書によれば、二重円錐構造の前混合バーナが公知であり、この前混合バーナは互いにずれた中央軸線を備えた2つの部分円錐体から成っている。バーナの両側には接線方向の空気流入スリットが形成されており、この空気流入スリット内で、半径方向で供給されたガス状の燃料若しくは軸方向で供給された液状の燃料が、圧縮機から到来した燃焼空気と混合される。極めて高い周速度を有するこの燃料空気混合物のいわゆる渦の崩壊が生じた際に、バーナ口部の領域に最適で均一な燃料濃度が生じる。 部分円錐体を互いに半径方向にずらすことにより、それらの間に形成された空気流入スリットの大きさ、ひいては燃料空気混合物の周速度を変化させることができ、その結果、使用条件に応じて常に渦の崩壊の発生のための最適な条件を得ることができる。
【0003】
EP−A1−0387532号特許明細書から公知のように、この種の複数の二重円錐形バーナがガスタービンの燃焼室の向流側に配置される。その場合、これらの二重円錐形バーナはこれらを通流する燃焼空気の量に応じて点火バーナ又は主バーナとして機能する。この両種のバーナは1列を成してかつそれぞれ交互に燃焼室内に配置される。これにより、比較的小さな点火バーナが全負荷範囲内で理想的な混合で運転され、従って部分負荷時でもNOx拡散物を比較的わずかにすることができる。
【0004】
環境保護の観点から、NOx拡散物を著しく軽減することが課題となっているが、しかし、このことは公知燃焼室では不可能である。この種の燃焼室の欠点として二重円錐形バーナにおける比較的大きな圧力損失が挙げられている。このことは、大きな燃料要求と出力の減少ひいてはガスタービンの効率の減少を招く原因となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記欠点をすべて排除するために、その課題とするところは、タービンの効率の改善並びにNOx拡散物の軽減が得られるように、燃焼室の運転のための方法と装置を改良することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決した本発明方法によれば主バーナを燃料空気混合物の調製のための混合器としてのみ駆動し、主バーナを点火バーナにより点火し、主バーナを駆動することによって主バーナの流出部の領域に火炎フロントを形成し、この主バーナの火炎フロントを燃焼室の運転中に常に点火バーナの火炎フロントにより安定化させ、バーナ内へ導入される燃焼空気のスワール数が、点火バーナ内へ導入される燃焼空気のスワール数よりも低く維持されるように、異なるスワール数を有する燃焼空気で主バーナ及び点火バーナを負荷し、点火バーナの燃焼空気のスワール数を0.7より大きくするようにした。
また前記課題を解決した、ガスタービンの燃焼室によれば、主バーナの端部の流出部横断面に対する、空気流入スリットにおける流入部横断面の比が、点火バーナにおける対応する比よりも大きくなるようにした。
【0007】
渦の崩壊の発生のための限界がスワール数0.7にあることは公知であるので、燃焼空気をこの限界値より低いスワール数で主バーナへ導入し、この限界値より高いスワール数で点火バーナへ導入するのである。従って、主バーナは全負荷運転でも部分負荷運転でも点火バーナなしでは点火不可能である。これに対して従来公知の方法における主バーナは、全負荷運転では消火することはないが部分負荷運転では点火バーナにより助成されなければ点火されない程度に希薄に運転される。
【0008】
主バーナのスワール数の所要の軽減は、有利には、主バーナの流出部横断面に対する空気流入スリットの比が点火バーナにおける対応する比に比して大きく形成されることにより達成される。このことのために、主バーナの流入スリットが拡大されるか又はその流出部横断面が減少させられる。同じ目的が主バーナの開角の減少によっても達成される。
【0009】
本発明の有利な解決手段によれば、主バーナの流入スリットの拡大により圧力損失の削減が得られる。これにより、タービンの出力並びに効率が増大する。
【0010】
主バーナと点火バーナとを少なくとも2列に間隔をおいて配置することにより、燃焼室が良好に点火されるようになり、その運転が確実となり、部分負荷時の温度分布が、1列だけのバーナの場合よりも効果的となる。各列に同じ構造の二重円錐形バーナが配置されることにより、点火バーナの良好な横方向点火が保証される。これに対して、二重円錐形バーナの各列が主バーナと点火バーナとを交互に有している場合には、主バーナの良好な点火性と燃焼室内での半径方向の均一な温度分布とが可能となる。
【0011】
主バーナがNOxを生じない負荷で運転され、点火バーナの火炎温度が、すべての運転状態で燃焼室の安定性を保証するまで高められると特に効果的である。
【0012】
本発明の別の実施態様によれば、燃焼室が環状燃焼室として形成されており、二重円錐形バーナが3列を成して配置されかつ公知形式で共通の1垂直平面内で円状に配置されている。この場合、1列の点火バーナが2列の主バーナの間に配置されている。この配置によれば、主バーナに対する点火バーナの特別効果的な比率が達成され、これによれば、点火バーナの数が比較的わずかであるため、NOx拡散物が一層削減される。主バーナの両方の列が共通して又は別々に接続若しくは遮断されるように配置されていれば、半径方向の温度分布を所期の通り制御することができ、その結果、タービンを翼端部のところで相応して強く負荷することができる。
【0013】
点火バーナの火炎温度の増大により、NOx拡散物を著しく増大させることなく燃焼室の消火の挙動を改善することができる。
【0014】
次に本発明の複数の実施例を図面に示し、サイロ燃焼室若しくは環状燃焼室及びそれぞれのバーナについて以下に説明する。
【0015】
【実施例】
ガスタービンのサイロ燃焼室1内に複数の二重円錐形バーナが点火バーナ2若しくは主バーナ3として共通の1平面内で円状に配置される。その場合、外側から内側へ交互に1列の主バーナ3に1列の点火バーナ2が続いて配置されている(図1参照)。
【0016】
従来の二重円錐形バーナとして形成された点火バーナ2は半割された中空な2つの部分円錐体4,5から成り、これらの部分円錐体は互いに側方へずれて互いに向かい合って位置している(図2参照)。これに相応して、部分円錐体4,5の中央軸線6,7は同様に互いに側方へずれて互いに並んで位置している(図4参照)。このようにして、点火バーナ2の両側には鏡面対称的にそれぞれ1つの接線方向の空気流入スリット8,9が形成されている。これらの空気流入スリット8,9を通って燃焼空気10が点火バーナ2の内室内へ、換言すれば円錐形中空室11内へ流入する(図2参照)。
【0017】
両方の部分円錐体4,5はそれぞれ1つの円筒形の始端部12,13を備えており、これらの円筒形の始端部は部分円錐体4,5と同様に互いにずれて互いに向かい合って配置されている。これにより、接線方向の空気流入スリット8,9は向流側で点火バーナ2の全長にわたり形成されている。円筒形の始端部12,13にはノズル14が配置されており、その燃料噴入15は、2つの部分円錐体14,15により形成された円錐形中空室11の最も狭い横断面のところで行われる。勿論、点火バーナ2は純粋に円錐形に、要するに円筒形の始端部12,13なしに形成されることもできる。
【0018】
両方の部分円錐体4,5にはその接線方向の空気流入スリット8,9の外端部のところに、それぞれ1つの燃料導管16,17が配置されている。これらの燃料導管16,17は開口18を備えており、この開口を通ってガス状の燃料19が点火バーナ2の円錐形中空室11内へ達する。その際、このガス状の燃料19は接線方向の空気流入スリット8,9を通って流入する燃焼空気10と混合される。この混合は接線方向の空気流入スリット8,9の領域内で行われる。両方の部分円錐体4,5はフラットな開角20を有している。点火バーナ2は燃焼室側21に部分円錐体4,5の固定のために役立つカラー状の閉鎖板22を備えている。
【0019】
ノズル14を通って流れる液状の燃料23は鋭角で円錐形中空室11内へ噴入され、その結果、点火バーナ2の流出部横断面24の平面内には可能な限り均一な燃料スプレーが調製される。この円錐形の液状燃料プロフィール25は接線方向で流入して回転流、要するにスワールを成す燃焼空気10により囲まれる。液状の燃料23の濃度は軸方向で順次、混入される燃焼空気10により希薄となる。横断面にわたる均一な最適の燃焼濃度が、渦の崩壊の領域、換言すれば逆流ゾーン26の領域内で得られる。この逆流ゾーン26の先端のところで点火が行われる。この箇所ではじめて安定な火炎フロント27が生じる。
【0020】
ガス状の燃料19が燃焼すると、それと燃焼空気との混合が接線方向の空気流入スリット8,9の外端部のところで行われ、その結果、その場所に同様に燃料空気混合物28が形成される。
【0021】
主バーナ3としては同様に従来の二重円錐形バーナが配置されており、それの部分円錐体4′,5′は、点火バーナ2の場合に比して著しくずれて互いに向かい合わせに配置されている。これにより、それの中央軸線6′,7′は点火バーナ2の中央軸線6,7の場合に比して一層大きな側方向の相互間隔を有している(図4、図5参照)。これにより、接線方向の主バーナ3の空気流入スリット8′,9′のギャップ幅が増大しており、従って燃焼空気10′のスワール数が減少する。このようにして、渦の崩壊の発生が排除され、換言すれば主バーナ3は混合器としてのみ作用し、自体では点火もせず、安定な火炎フロントを形成もしない。
【0022】
ガスタービンのサイロ燃焼室1内には燃焼空気10′が低いスワール数で主バーナ3に導入され、若しくは燃焼空気10が高いスワール数で点火バーナ2内に導入される。これにより、点火バーナ2についてすでに説明した安定な火炎フロント27を形成することができる。主バーナ3の燃料空気混合物25′,28′は隣合った点火バーナ2により点火される。主バーナ3の火炎フロント27′はサイロ燃焼室1の運転中には常に点火バーナ2の火炎フロント27により安定化される(図1から図3までを参照)。
【0023】
第2実施例では、ガスタービンの燃焼室が環状燃焼室として形成されていて、2列の二重円錐形バーナを備えており、これらの二重円錐形バーナは共通の垂直平面内で円状に配置されている。各列は同じ構造の二重円錐形バーナだけを備えており、その場合、点火バーナ2の列が外側に、主バーナ3の列が内側に配置されている(図6参照)。両方のバーナ列は逆の順序で配置されてもよい。さらにまた、二重円錐形バーナの各列内に、点火バーナ2並びに主バーナ3を配置することも可能であり、その場合には、これらのバーナが列の内部で交互にかつそれぞれ隣合う列に関して間隔をおいて配置される(図7参照)。
【0024】
さらに別の実施例では、ガスタービンの環状燃焼室29が共通の1垂直平面内で円状に配置された3列の二重円錐形バーナを備えており、その場合、1列の点火バーナ2が2列の主バーナ3の間に配置されている(図8参照)。
【0025】
【発明の効果】
本発明の利点とするところは、特に、従来主バーナにより発生させられていたNOx拡散物をほぼ完全に回避することができることにある。しかし、このようなほとんどNOxの発生のない燃焼を実現するためには、主バーナ内での燃料空気混合物の滞留時間を比較的短くしなければならない。それゆえ、渦の崩壊をもはや生じることができない程度まで主バーナへ流入する燃焼空気のスワール数が減少させられる。これにより、主バーナが不安定となり、たんに混合器としてしか作用しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ガスタービンのサイロ燃焼室が種々の二重円錐形バーナを備えている実施例の略示図である。
【図2】 二重円錐形バーナとして形成された点火バーナの部分破断斜視図である。
【図3】 二重円錐形バーナとして形成された主バーナの部分破断斜視図である。
【図4】 図2のIV−IV線に沿った略示断面図である。
【図5】 図3のV−V線に沿った略示断面図である。
【図6】 ガスタービンの環状燃焼室に種々の二重円錐形バーナを備えている実施例の部分略示図である。
【図7】 さらに別の実施例の図6同様の略示図である。
【図8】 さらに別の実施例の図6同様の略示図である。
【符号の説明】
1 サイロ燃焼室、 2 点火バーナ、 3 主バーナ、 4,4′5,5′ 部分円錐体、 6,6′,7,7′ 中央軸線、 8,8′,9,9′ 空気流入スリット、 10,10′ 燃焼空気、 11 円錐形中空室、 12,13 始端部、 14 ノズル、 15 燃料噴入、 16,17 燃料導管、 18 開口、 19,19′ ガス状の燃料、 20,20′ 開角、 21 燃焼室、 22 閉鎖板、 23 液状の燃料、 24,24′ 流出部横断面、 25,25′ 液状燃料プロフィール、 26 逆流ゾーン、 27,27′ 火炎フロント、 28,28′ 燃料空気混合物、 29 環状燃焼室
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention, with a mixed burner before fuel is supplied, an operation method of a combustion chamber of a gas turbine, the premixing burner, the fuel flow direction is arranged opposite laterally offset from each other Formed from at least two hollow partial cones such that the cross section of the hollow chamber formed by these hollow partial cones increases in the fuel flow direction, and the respective central axes of said partial cones are offset from each other; Adjacent partial cone walls form tangential slits or passages for the flow of combustion air into the inner chamber formed by the partial cone, and the combustion chamber is connected to the main burner. The invention relates to a method driven by at least one premixing burner having a function and at least one premixing burner having the function of an ignition burner, as well as a combustion chamber of a gas turbine .
[0002]
[Prior art]
According to EP-B1-0321809, a double-conical premixing burner is known, which premixing burner consists of two partial cones with central axes offset from each other. Tangential air inflow slits are formed on both sides of the burner, and in this air inflow slit, gaseous fuel supplied in the radial direction or liquid fuel supplied in the axial direction arrives from the compressor. Mixed with burned air. When a so-called vortex breakdown of this fuel-air mixture with a very high peripheral velocity occurs, an optimal and uniform fuel concentration is produced in the region of the burner mouth. By shifting the partial cones radially relative to each other, the size of the air inlet slit formed between them and thus the peripheral speed of the fuel-air mixture can be changed, so that the vortex is always constant depending on the use conditions. Optimum conditions for the occurrence of decay can be obtained.
[0003]
As is known from the EP-A1-0387532 patent, a plurality of double conical burners of this kind are arranged on the countercurrent side of the combustion chamber of the gas turbine. In that case, these double-cone burners function as ignition burners or main burners depending on the amount of combustion air flowing through them. Both types of burners are arranged in a row and alternately in the combustion chamber. This allows a relatively small ignition burner to be operated with ideal mixing within the full load range, thus allowing relatively little NOx diffusion even at partial loads.
[0004]
From the viewpoint of environmental protection, it has become a challenge to significantly reduce NOx diffusion, but this is not possible with known combustion chambers. A disadvantage of this type of combustion chamber is the relatively large pressure loss in the double cone burner. This is a cause of a large fuel demand and a reduction in output and thus a reduction in gas turbine efficiency.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to eliminate all of the above disadvantages, the object of the present invention is to improve the method and apparatus for operation of the combustion chamber so as to obtain improved turbine efficiency and reduced NOx diffusion. It is in.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to this object the present invention a method which solves the main burner is driven only as a mixer for the preparation of fuel-air mixture is ignited by the main burners ignition burner, the main burner by driving the main burner A flame front is formed in the outflow area, and the flame front of this main burner is always stabilized by the flame front of the ignition burner during operation of the combustion chamber, and the swirl number of the combustion air introduced into the main burner The main burner and the ignition burner are loaded with combustion air having different swirl numbers so that the swirl number of the combustion air introduced into the burner is kept lower, and the swirl number of the combustion air of the ignition burner is greater than 0.7. I tried to make it bigger.
Further, according to the combustion chamber of the gas turbine that solves the above-mentioned problem, the ratio of the inflow portion cross section in the air inflow slit to the outflow portion cross section of the end portion of the main burner is larger than the corresponding ratio in the ignition burner. I did it.
[0007]
Since it is known that the limit for the occurrence of vortex breakdown is at a swirl number of 0.7, combustion air is introduced into the main burner with a swirl number lower than this limit value and ignition is performed with a swirl number higher than this limit value. It is introduced to the burner. Therefore, the main burner cannot be ignited without an ignition burner in full load operation or partial load operation. On the other hand, the main burner in the conventionally known method is not extinguished in full load operation, but is operated so dilute that partial ignition is not ignited unless it is supported by an ignition burner.
[0008]
The required reduction of the main burner swirl number is advantageously achieved by the fact that the ratio of the air inlet slit to the main burner outlet cross section is made larger than the corresponding ratio in the ignition burner. For this purpose, the inflow slit of the main burner is enlarged or its outflow cross section is reduced. The same objective is achieved by reducing the opening angle of the main burner.
[0009]
According to the advantageous solution of the invention, the pressure loss can be reduced by enlarging the inlet slit of the main burner. This increases the power and efficiency of the turbine.
[0010]
By disposing the main burner and the ignition burner at intervals in at least two rows, the combustion chamber can be ignited satisfactorily and its operation is ensured, and the temperature distribution at partial load is only one row. More effective than burner. By arranging double conical burners of the same structure in each row, a good lateral ignition of the ignition burner is ensured. On the other hand, when each row of double cone burners has a main burner and an ignition burner alternately, good ignitability of the main burner and a uniform temperature distribution in the radial direction in the combustion chamber Is possible.
[0011]
It is particularly advantageous if the main burner is operated at a load that does not produce NOx and the flame temperature of the ignition burner is increased until it guarantees the stability of the combustion chamber in all operating conditions.
[0012]
According to another embodiment of the invention, the combustion chamber is formed as an annular combustion chamber, the double conical burners are arranged in three rows and are circular in a common vertical plane in a known manner. Is arranged. In this case, one row of ignition burners is arranged between two rows of main burners. This arrangement achieves a particularly effective ratio of ignition burner to main burner, which further reduces NOx diffusion due to the relatively small number of ignition burners. If both rows of the main burner are arranged in common or separately connected or disconnected, the radial temperature distribution can be controlled as expected, so that the turbine is The load can be increased accordingly.
[0013]
Increasing the flame temperature of the ignition burner can improve the fire extinguishing behavior of the combustion chamber without significantly increasing NOx diffusion.
[0014]
Next, a plurality of embodiments of the present invention are shown in the drawings, and a silo combustion chamber or an annular combustion chamber and respective burners will be described below.
[0015]
【Example】
In the silo combustion chamber 1 of the gas turbine, a plurality of double conical burners are arranged in a circle in a common plane as the ignition burner 2 or the main burner 3. In that case, one row of ignition burners 2 is arranged successively from one row to the other inside one row of main burners 3 (see FIG. 1).
[0016]
The ignition burner 2 formed as a conventional double-cone burner consists of two half-divided hollow partial cones 4, 5, which are located laterally offset from each other. (See FIG. 2). Correspondingly, the central axes 6, 7 of the partial cones 4, 5 are likewise laterally offset and positioned side by side (see FIG. 4). In this way, one tangential air inflow slit 8, 9 is formed on both sides of the ignition burner 2 in a mirror-symmetric manner. The combustion air 10 flows into the inner chamber of the ignition burner 2 through these air inflow slits 8 and 9, in other words, into the conical hollow chamber 11 (see FIG. 2).
[0017]
Both partial cones 4, 5 each have one cylindrical starting end 12, 13, which is arranged offset from each other and facing each other like the partial cones 4, 5. ing. Thus, the tangential air inlet slits 8 and 9 are formed over the entire length of the ignition burner 2 on the counterflow side. A nozzle 14 is arranged at the cylindrical start ends 12, 13, and its fuel injection 15 takes place at the narrowest cross section of the conical hollow chamber 11 formed by the two partial cones 14, 15. Is called. Of course, the ignition burner 2 can also be formed in a purely conical shape, i.e. without the cylindrical start ends 12,13.
[0018]
Both partial cones 4, 5 are provided with one fuel conduit 16, 17 at the outer end of the tangential air inlet slit 8, 9, respectively. These fuel conduits 16, 17 are provided with openings 18 through which gaseous fuel 19 reaches the conical hollow chamber 11 of the ignition burner 2. The gaseous fuel 19 is then mixed with the combustion air 10 flowing in through the tangential air inlet slits 8, 9. This mixing takes place in the region of the tangential air inlet slits 8,9. Both partial cones 4, 5 have a flat opening angle 20. The ignition burner 2 is provided with a collar-like closing plate 22 which serves to fix the partial cones 4 and 5 on the combustion chamber side 21.
[0019]
The liquid fuel 23 flowing through the nozzle 14 is injected into the conical hollow chamber 11 at an acute angle, so that a fuel spray that is as uniform as possible is prepared in the plane of the outlet cross section 24 of the ignition burner 2. Is done. This conical liquid fuel profile 25 is surrounded by combustion air 10 which flows in a tangential direction and rotates, ie, swirls. The concentration of the liquid fuel 23 is diluted by the combustion air 10 that is sequentially mixed in the axial direction. A uniform optimum combustion concentration across the cross section is obtained in the region of vortex breakdown, in other words in the region of the backflow zone 26. Ignition is performed at the tip of the backflow zone 26. Only at this point is a stable flame front 27 produced.
[0020]
When the gaseous fuel 19 burns, it is mixed with the combustion air at the outer ends of the tangential air inlet slits 8 and 9, resulting in a fuel-air mixture 28 being similarly formed at that location. .
[0021]
The main burner 3 is likewise provided with a conventional double-cone burner, whose partial cones 4 ′ and 5 ′ are arranged so as to be opposed to each other with a significant deviation compared to the ignition burner 2. ing. As a result, the central axes 6 ′ and 7 ′ thereof have a larger mutual distance in the lateral direction than that of the central axes 6 and 7 of the ignition burner 2 (see FIGS. 4 and 5). As a result, the gap width of the air inlet slits 8 ', 9' of the main burner 3 in the tangential direction is increased, and therefore the swirl number of the combustion air 10 'is reduced. In this way, the occurrence of vortex breakdown is eliminated, in other words, the main burner 3 acts only as a mixer, does not ignite itself and does not form a stable flame front.
[0022]
In the silo combustion chamber 1 of the gas turbine, the combustion air 10 ′ is introduced into the main burner 3 with a low swirl number, or the combustion air 10 is introduced into the ignition burner 2 with a high swirl number. Thereby, the stable flame front 27 already demonstrated about the ignition burner 2 can be formed. The fuel / air mixture 25 ′, 28 ′ of the main burner 3 is ignited by the adjacent ignition burner 2. The flame front 27 'of the main burner 3 is always stabilized by the flame front 27 of the ignition burner 2 during the operation of the silo combustion chamber 1 (see FIGS. 1 to 3).
[0023]
In the second embodiment, the combustion chamber of the gas turbine is formed as an annular combustion chamber and comprises two rows of double-cone burners that are circular in a common vertical plane. Is arranged. Each row comprises only double cone cone burners of the same structure, in which case the rows of ignition burners 2 are arranged on the outside and the rows of main burners 3 are arranged on the inside (see FIG. 6). Both burner rows may be arranged in the reverse order. Furthermore, it is also possible to arrange the ignition burner 2 as well as the main burner 3 in each row of double-cone burners, in which case these burners are arranged alternately and adjacent to each other in the row. Are spaced (see FIG. 7).
[0024]
In yet another embodiment, the annular combustion chamber 29 of the gas turbine comprises three rows of double-cone burners arranged in a circle in a common vertical plane, in which case a row of ignition burners 2 Are arranged between two rows of main burners 3 (see FIG. 8).
[0025]
【The invention's effect】
The advantage of the present invention is, in particular, that the NOx diffusion that has conventionally been generated by the main burner can be almost completely avoided. However, in order to realize such combustion with almost no generation of NOx, the residence time of the fuel-air mixture in the main burner must be relatively short. Therefore, the swirl number of the combustion air entering the main burner is reduced to the extent that vortex breakdown can no longer occur. This makes the main burner unstable and only acts as a mixer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic illustration of an embodiment in which a gas turbine silo combustion chamber is provided with various double conical burners.
FIG. 2 is a partially broken perspective view of an ignition burner formed as a double cone burner.
FIG. 3 is a partially broken perspective view of a main burner formed as a double conical burner.
4 is a schematic cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2;
5 is a schematic cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 3. FIG.
FIG. 6 is a partial schematic view of an embodiment with various double conical burners in the annular combustion chamber of a gas turbine.
FIG. 7 is a schematic view similar to FIG. 6 of another embodiment.
FIG. 8 is a schematic view similar to FIG. 6 of another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 silo combustion chamber, 2 ignition burner, 3 main burner, 4, 4'5, 5 'partial cone, 6, 6', 7, 7 'central axis, 8, 8', 9, 9 'air inlet slit, 10, 10 'combustion air, 11 conical hollow chamber, 12, 13 starting end, 14 nozzle, 15 fuel injection, 16, 17 fuel conduit, 18 opening, 19, 19' gaseous fuel, 20, 20 'opening Angle, 21 Combustion chamber, 22 Closure plate, 23 Liquid fuel, 24, 24 'Outflow cross section, 25, 25' Liquid fuel profile, 26 Backflow zone, 27, 27 'Flame front, 28, 28' Fuel air mixture 29 Annular combustion chamber

Claims (13)

燃料が供給される前混合バーナを備えた、ガスタービンの燃焼室の運転法であって、前記前混合バーナを、燃料流れ方向で互いに側方にずれて向かい合って配置された少なくとも2つの中空の部分円錐体より形成し、これら中空の部分円錐体によって形成された中空室の横断面が燃料流れ方向で増大するようにし、前記部分円錐体の各中央軸線を互いにずらして、隣接し合う部分円錐体の壁部が、前記部分円錐体によって形成された内室内に燃焼空気を流入させるための、接線方向のスリット又は通路を形成するようにし、前記燃焼室を、主バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナと、点火バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナとによって駆動する方法において、
主バーナ(3)を燃料空気混合物(25′,28′)の調製のための混合器としてのみ駆動し、主バーナを点火バーナ(2)により点火し、主バーナ(3)を駆動することによって主バーナの流出部の領域に火炎フロント(27′)を形成し、この主バーナの火炎フロント(27′)を燃焼室(1,29)の運転中に常に点火バーナ(2)の火炎フロント(27)により安定化させ、主バーナ(3)内へ導入される燃焼空気(10′)のスワール数が、点火バーナ(2)内へ導入される燃焼空気のスワール数よりも低く維持されるように、異なるスワール数を有する燃焼空気(10′)で主バーナ(3)及び点火バーナ(2)を負荷し、点火バーナ(2)の燃焼空気(10)のスワール数を0.7より大きくする、ことを特徴とするガスタービンの燃焼室の運転のための方法。
A method of operating a combustion chamber of a gas turbine comprising a premix burner to which fuel is supplied, wherein the premix burner is at least two hollow, arranged opposite each other in the fuel flow direction. Adjacent partial cones are formed from partial cones such that the cross-section of the hollow chamber formed by these hollow partial cones increases in the fuel flow direction and the respective central axes of the partial cones are shifted from each other. The body wall portion forms a tangential slit or passage for flowing combustion air into the inner chamber formed by the partial cone, and the combustion chamber has at least one function as a main burner. In a method driven by two premixing burners and at least one premixing burner having the function of an ignition burner,
By driving the main burner (3) only as a mixer for the preparation of the fuel-air mixture (25 ', 28'), igniting the main burner with the ignition burner (2) and driving the main burner (3) A flame front (27 ') is formed in the region of the outflow part of the main burner, and the flame front (27') of the main burner is always used during the operation of the combustion chamber (1, 29). 27) so that the swirl number of the combustion air (10 ') introduced into the main burner (3) is kept lower than the swirl number of the combustion air introduced into the ignition burner (2). In addition, the main burner (3) and the ignition burner (2) are loaded with combustion air (10 ') having different swirl numbers, and the swirl number of the combustion air (10) of the ignition burner (2) is made larger than 0.7. Gaster characterized by The method for driving the emission of the combustion chamber.
ガス状及び/又は液状の燃料より成る、燃焼室の運転のために使用される燃料の大部分を主バーナ(3)を介して燃焼させ、点火バーナ(2)の火炎温度を、燃焼室(1,29)の安定が保証されるまで上昇させる請求項1記載の方法。  Most of the fuel used for the operation of the combustion chamber, consisting of gaseous and / or liquid fuel, is combusted through the main burner (3), and the flame temperature of the ignition burner (2) is reduced to the combustion chamber ( The method of claim 1, wherein the method is raised until stability of 1,29) is assured. 燃焼室を、互いに隣合った少なくとも2列に配置された主バーナ(3)及び点火バーナ(2)で駆動する、請求項2記載の方法。  3. The method according to claim 2, wherein the combustion chamber is driven by a main burner (3) and an ignition burner (2) arranged in at least two rows adjacent to each other. 1列の点火バーナ(2)を、この点火バーナ(2)の列に隣合った2列の主バーナ(3)で駆動し、かつ、主バーナ(3)の両方の列を共通に又は別々に接続若しくは遮断する請求項1記載の方法。  A row of ignition burners (2) is driven by two rows of main burners (3) adjacent to this row of ignition burners (2), and both rows of the main burners (3) are shared or separated The method according to claim 1, wherein the method is connected or disconnected. 主バーナ(3)を、点火バーナ(2)に比して半分までの少ない、燃焼空気装入量で運転する請求項1記載の方法。  2. The method according to claim 1, wherein the main burner (3) is operated with a combustion air charge which is less than half that of the ignition burner (2). 燃料が供給される前混合バーナを備えた、ガスタービンの燃焼室であって、前記前混合バーナが、燃料流れ方向で互いに側方へずれて向かい合って配置された少なくとも2つの中空の部分円錐体より成っており、これら中空の部分円錐体によって形成された中空室の横断面が燃料流れ方向で増大しており、前記部分円錐体の各中央軸線が互いにずらされていて、隣接し合う部分円錐体の壁部が、前記部分円錐体によって形成された内室内に燃焼空気を流入させるための、接線方向のスリット又は通路を形成しており、前記燃焼室が、主バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナと、点火バーナの機能を有する少なくとも1つの前混合バーナとを備えている形式のものにおいて、
主バーナ(3)を燃料空気混合物(25′,28′)の調製のための混合器としてのみ駆動するものであって、主バーナを点火バーナ(2)により点火し、主バーナ(3)を駆動することによって主バーナの流出部の領域に火炎フロント(27′)を形成し、この主バーナの火炎フロント(27′)を燃焼室(1,29)の運転中に常に点火バーナ(2)の火炎フロント(27)により安定化させており、主バーナ(3)内へ導入される燃焼空気(10′)のスワール数が、点火バーナ(2)内へ導入される燃焼空気のスワール数よりも低く維持されるように、主バーナ(3)の端部の流出部横断面(24′)に対する、空気流入スリット(8′,9′)における流入部横断面の比が、点火バーナ(2)における対応する比よりも大きくなっていることを特徴とする、ガスタービンの燃焼室。
Fuel with a mixing burner before it is supplied to a combustion chamber of a gas turbine, the premixing burner, the at least two hollow conical sectional bodies which are arranged opposite offset laterally from one another in the fuel flow direction The cross section of the hollow chamber formed by these hollow partial cones is increased in the fuel flow direction, and the central axes of said partial cones are offset from each other so that adjacent partial cones The body wall forms a tangential slit or passage for the flow of combustion air into the inner chamber formed by the partial cone, the combustion chamber having at least one function as a main burner In a type comprising two premix burners and at least one premix burner having the function of an ignition burner,
The main burner (3) is driven only as a mixer for the preparation of the fuel-air mixture (25 ', 28'), the main burner is ignited by the ignition burner (2), and the main burner (3) By driving, a flame front (27 ') is formed in the region of the outflow of the main burner, and the flame front (27') of this main burner is always ignited during operation of the combustion chamber (1, 29). The number of swirls of the combustion air (10 ′) introduced into the main burner (3) is more than the number of swirls of the combustion air introduced into the ignition burner (2). The ratio of the inflow section cross section in the air inflow slit (8 ', 9') to the outflow section cross section (24 ') at the end of the main burner (3) is set so that the ignition burner (2 corresponding magnitude than the ratio Kuna' in) Characterized in that there, the combustion chamber of a gas turbine.
主バーナ(3)の空気流入スリット(8′,9′)が点火バーナ(2)の空気流入スリットに対して拡大されて形成されている請求項6記載の燃焼室。  The combustion chamber according to claim 6, wherein the air inflow slits (8 ', 9') of the main burner (3) are formed to be enlarged with respect to the air inflow slit of the ignition burner (2). 主バーナ(3)の流出部横断面(24′)が点火バーナ(2)の流出横断面に対して減少して形成されている請求項6記載の燃焼室。  7. Combustion chamber according to claim 6, wherein the outflow section cross section (24 ') of the main burner (3) is reduced relative to the outflow cross section of the ignition burner (2). 中空室の横断面を燃料流れ方向で増大させることによって形成された、主バーナ(3)の開角(20′)が点火バーナ(2)の開角(20)に比して小さく形成されている請求項6記載の燃焼室。  The opening angle (20 ′) of the main burner (3) formed by increasing the cross section of the hollow chamber in the fuel flow direction is made smaller than the opening angle (20) of the ignition burner (2). The combustion chamber according to claim 6. 主バーナ(3)と点火バーナ(2)とが、少なくとも2列のそれぞれの列にそれぞれ間隔をおいて配置されている請求項6から9までのいずれか1項記載の燃焼室。  The combustion chamber according to any one of claims 6 to 9, wherein the main burner (3) and the ignition burner (2) are arranged at intervals in at least two rows. 各列に構造的に同じ主バーナ(3)又は点火バーナ(2)が配置されている請求項10記載の燃焼室。  11. Combustion chamber according to claim 10, wherein a structurally identical main burner (3) or ignition burner (2) is arranged in each row. 主バーナ(3)と点火バーナ(2)とが1列内に交互に配置されている請求項10記載の燃焼室。  The combustion chamber according to claim 10, wherein the main burners (3) and the ignition burners (2) are alternately arranged in one row. 燃焼室が環状燃焼室(29)である請求項6から12までのいずれか1項記載の燃焼室。  The combustion chamber according to any one of claims 6 to 12, wherein the combustion chamber is an annular combustion chamber (29).
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