JPH11270851A - 低ＮＯｘ燃焼器 - Google Patents
低ＮＯｘ燃焼器Info
- Publication number
- JPH11270851A JPH11270851A JP7415098A JP7415098A JPH11270851A JP H11270851 A JPH11270851 A JP H11270851A JP 7415098 A JP7415098 A JP 7415098A JP 7415098 A JP7415098 A JP 7415098A JP H11270851 A JPH11270851 A JP H11270851A
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- JP
- Japan
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- liner
- combustor
- combustion chamber
- air
- combustion
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ライナの耐久性を低下させることなしに、よ
り一層の希薄予混合燃焼を達成する。 【解決手段】 ほぼ円筒状で上部が燃焼室２ａになって
いる内筒２と、この内筒２を包囲する外筒３と、内筒２
の頂部に設けられ空気取り入れ口を有する燃料噴射部１
２と、内筒２とともに燃焼室２ａの囲壁を構成し内部に
水または蒸気を流通させるジャケット５とを備える。
り一層の希薄予混合燃焼を達成する。 【解決手段】 ほぼ円筒状で上部が燃焼室２ａになって
いる内筒２と、この内筒２を包囲する外筒３と、内筒２
の頂部に設けられ空気取り入れ口を有する燃料噴射部１
２と、内筒２とともに燃焼室２ａの囲壁を構成し内部に
水または蒸気を流通させるジャケット５とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン用の
低ＮＯｘ燃焼器に係わり、特に燃焼器囲壁を水または蒸
気で冷却する燃焼器に関する。
低ＮＯｘ燃焼器に係わり、特に燃焼器囲壁を水または蒸
気で冷却する燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】環境保護のために、ガスタービンの燃焼
排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが義務
付けられており、我国では、全国基準でも例えば７０ｐ
ｐｍ以下、大都市（例えば東京）では例えば２５〜３０
ｐｐｍ以下にする必要がある。
排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減することが義務
付けられており、我国では、全国基準でも例えば７０ｐ
ｐｍ以下、大都市（例えば東京）では例えば２５〜３０
ｐｐｍ以下にする必要がある。
【０００３】このＮＯｘの発生要因は、燃焼時の高温火
炎により空気中の窒素が酸化するものであり、これを低
減するには、火炎中のホットスポットを減少させ、高温
火炎の発生をなくすことが効果的である。低ＮＯｘ化が
可能な燃焼器として、希薄予混合燃焼器が知られてい
る。この希薄予混合燃焼器は、燃料を十分な空気量と予
混合して均質化し、これを希薄燃焼させるものである。
最適の燃焼温度はタービン側の耐熱温度より高いので、
燃焼ガスに希釈空気を混入してタービン側に適した温度
に低下させて、タービンに供給される。この希釈空気は
混合ガスの温度を均一にする働きも有している。
炎により空気中の窒素が酸化するものであり、これを低
減するには、火炎中のホットスポットを減少させ、高温
火炎の発生をなくすことが効果的である。低ＮＯｘ化が
可能な燃焼器として、希薄予混合燃焼器が知られてい
る。この希薄予混合燃焼器は、燃料を十分な空気量と予
混合して均質化し、これを希薄燃焼させるものである。
最適の燃焼温度はタービン側の耐熱温度より高いので、
燃焼ガスに希釈空気を混入してタービン側に適した温度
に低下させて、タービンに供給される。この希釈空気は
混合ガスの温度を均一にする働きも有している。
【０００４】図２は従来の低ＮＯｘ化燃焼器の構成の一
例を示す。低ＮＯｘ燃焼器１は、中央部に配置されたパ
イロット燃焼器１２と、そのまわりに配置された複数の
主燃焼器１４とを備える。なお、この図において、２は
内筒（ライナ）、３はケーシング（外筒）、４は点火栓
（イグナイタ）を示す。空気６はケーシング３とライナ
２の間を流れて燃焼器１２、１４に達し、この燃焼器１
２、１４とその他の部分を通ってライナ２内に流入して
火炎７，８を形成し、発生した燃焼排ガス９がスクロー
ル部２ｃを通って図示しないガスタービンに導かれ、こ
れを駆動するようになっている。またライナ２の頂部周
囲には多数の空気取入用スロット２ｄが設けられ、空気
を取り入れてライナ２の内壁面に沿って軸方向に冷却空
気膜を形成し、周囲壁と高温燃焼ガスとを遮断して内壁
を高温から保護する。
例を示す。低ＮＯｘ燃焼器１は、中央部に配置されたパ
イロット燃焼器１２と、そのまわりに配置された複数の
主燃焼器１４とを備える。なお、この図において、２は
内筒（ライナ）、３はケーシング（外筒）、４は点火栓
（イグナイタ）を示す。空気６はケーシング３とライナ
２の間を流れて燃焼器１２、１４に達し、この燃焼器１
２、１４とその他の部分を通ってライナ２内に流入して
火炎７，８を形成し、発生した燃焼排ガス９がスクロー
ル部２ｃを通って図示しないガスタービンに導かれ、こ
れを駆動するようになっている。またライナ２の頂部周
囲には多数の空気取入用スロット２ｄが設けられ、空気
を取り入れてライナ２の内壁面に沿って軸方向に冷却空
気膜を形成し、周囲壁と高温燃焼ガスとを遮断して内壁
を高温から保護する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】より一層の希薄予混合
燃焼を達成するためには、空気を多量に予混合する必要
があるが、燃焼器に供給される空気量は一定の場合が多
い。ここで、ライナ冷却用空気を予混合に補填すること
も考えられるが、この場合にはライナの耐久性が低下す
るという新たな問題が発生する。このため予混合を十分
に行なうには空気が不足するという問題があった。
燃焼を達成するためには、空気を多量に予混合する必要
があるが、燃焼器に供給される空気量は一定の場合が多
い。ここで、ライナ冷却用空気を予混合に補填すること
も考えられるが、この場合にはライナの耐久性が低下す
るという新たな問題が発生する。このため予混合を十分
に行なうには空気が不足するという問題があった。
【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、ライ
ナの耐久性を低下させることなしに、より一層の希薄予
混合燃焼を達成することを目的とする。
創案されたものである。すなわち本発明の目的は、ライ
ナの耐久性を低下させることなしに、より一層の希薄予
混合燃焼を達成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明では、ほぼ円筒状で上部が燃焼室に
なっている内筒と、この内筒を包囲する外筒と、前記内
筒の頂部に設けられ空気取り入れ口を有する燃料噴射部
と、前記内筒とともに前記燃焼室の囲壁を構成し内部に
水または蒸気を流通させるジャケットとを備える。
め、請求項１の発明では、ほぼ円筒状で上部が燃焼室に
なっている内筒と、この内筒を包囲する外筒と、前記内
筒の頂部に設けられ空気取り入れ口を有する燃料噴射部
と、前記内筒とともに前記燃焼室の囲壁を構成し内部に
水または蒸気を流通させるジャケットとを備える。
【０００８】燃焼室周囲に水または蒸気を流通させるジ
ャケットを設けることにより、燃焼室の囲壁を冷却する
ことができる。これにより従来燃焼室周囲の内壁表面に
空気膜を形成するに必要としていたライナ冷却用空気が
不要になるので、この空気を予混合用に使用することが
でき、より一層の希薄燃焼を達成できる。
ャケットを設けることにより、燃焼室の囲壁を冷却する
ことができる。これにより従来燃焼室周囲の内壁表面に
空気膜を形成するに必要としていたライナ冷却用空気が
不要になるので、この空気を予混合用に使用することが
でき、より一層の希薄燃焼を達成できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施態様
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるガスタービン用の低ＮＯｘ燃
焼器の全体構成図である。この図に示すように、本発明
の低ＮＯｘ燃焼器１は、中央部に配置されたパイロット
燃焼器１２と、そのまわりに配置された複数（図には１
つのみを示す）の主燃焼器１４とを備える。なお、この
図において、２は内筒（ライナ）、３はケーシング（外
筒）、４は点火栓（イグナイタ）、５はライナ２ととも
に燃焼室２ａの囲壁を構成する水冷または蒸気冷却のジ
ャケットであり、空気６がケーシング３とライナ２の間
を流れて燃焼器１２、１４に達し、この燃焼器１２、１
４を通ってライナ２内の燃焼室２ａに入って火炎７，８
を形成し、発生した燃焼排ガス９がスクロール部２ｃを
通って図示しないガスタービンに導かれ、これを駆動す
るようになっている。
を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通
する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略す
る。図１は、本発明によるガスタービン用の低ＮＯｘ燃
焼器の全体構成図である。この図に示すように、本発明
の低ＮＯｘ燃焼器１は、中央部に配置されたパイロット
燃焼器１２と、そのまわりに配置された複数（図には１
つのみを示す）の主燃焼器１４とを備える。なお、この
図において、２は内筒（ライナ）、３はケーシング（外
筒）、４は点火栓（イグナイタ）、５はライナ２ととも
に燃焼室２ａの囲壁を構成する水冷または蒸気冷却のジ
ャケットであり、空気６がケーシング３とライナ２の間
を流れて燃焼器１２、１４に達し、この燃焼器１２、１
４を通ってライナ２内の燃焼室２ａに入って火炎７，８
を形成し、発生した燃焼排ガス９がスクロール部２ｃを
通って図示しないガスタービンに導かれ、これを駆動す
るようになっている。
【００１０】図１において、主燃焼器１４は、互いに同
軸に配置された主噴射弁１５と、主噴射弁１５に設けら
れた空気取り入れ口１５ａと、予蒸発予混合管１６とか
らなる。主噴射弁１５には、ケーシング３を通して外部
から燃料Ｆが供給される。この燃料には、フューエルＮ
Ｏｘの要因となる窒素成分が少ない燃料、例えばガス燃
料、灯油、軽油、Ａ重油等を用いるのがよい。ケーシン
グ３内には下側から加圧空気６が供給されているので、
空気取り入れ口１５ａより空気が流入する。予蒸発予混
合管１６は、この図で下端部が開口した円筒形の筒であ
り、内部で燃料と空気が互いに混合しやすくなってい
る。すなわち、主燃焼器１４は、主噴射弁１５と空気取
り入れ口１５ａと予蒸発予混合管１６で構成された予混
合希薄燃焼器である。この構成により、主噴射弁１５に
より予蒸発予混合管１６内に燃料Ｆを噴射し、空気取り
入れ口１５ａより、供給される燃料に対応する空気が流
入し、予蒸発予混合管１６内で燃料Ｆを十分な空気量と
予混合して蒸発させ、これを希薄燃焼させることができ
る。
軸に配置された主噴射弁１５と、主噴射弁１５に設けら
れた空気取り入れ口１５ａと、予蒸発予混合管１６とか
らなる。主噴射弁１５には、ケーシング３を通して外部
から燃料Ｆが供給される。この燃料には、フューエルＮ
Ｏｘの要因となる窒素成分が少ない燃料、例えばガス燃
料、灯油、軽油、Ａ重油等を用いるのがよい。ケーシン
グ３内には下側から加圧空気６が供給されているので、
空気取り入れ口１５ａより空気が流入する。予蒸発予混
合管１６は、この図で下端部が開口した円筒形の筒であ
り、内部で燃料と空気が互いに混合しやすくなってい
る。すなわち、主燃焼器１４は、主噴射弁１５と空気取
り入れ口１５ａと予蒸発予混合管１６で構成された予混
合希薄燃焼器である。この構成により、主噴射弁１５に
より予蒸発予混合管１６内に燃料Ｆを噴射し、空気取り
入れ口１５ａより、供給される燃料に対応する空気が流
入し、予蒸発予混合管１６内で燃料Ｆを十分な空気量と
予混合して蒸発させ、これを希薄燃焼させることができ
る。
【００１１】また、図１において、パイロット燃焼器１
２は、互いに同軸に配置されたパイロット噴射弁１３ａ
とパイロットチャンバ１３ｂと空気取り入れ口１３ｃと
からなる。このパイロット燃焼器１２は、安定燃焼が可
能な拡散燃焼器であり、パイロット噴射弁１３ａにより
パイロットチャンバ１３ｂ内に燃料を噴射し、空気取り
入れ口１３ｃより空気が流入し、燃料と空気とが互いに
拡散しながら燃焼するようになっている。また、パイロ
ットチャンバ１３ｂ内に、点火栓４の点火部が位置して
おり、互いに拡散した混合ガスに着火するようになって
いる。この構成により、ライナ２の内部に拡散火炎７を
安定して形成することができる。
２は、互いに同軸に配置されたパイロット噴射弁１３ａ
とパイロットチャンバ１３ｂと空気取り入れ口１３ｃと
からなる。このパイロット燃焼器１２は、安定燃焼が可
能な拡散燃焼器であり、パイロット噴射弁１３ａにより
パイロットチャンバ１３ｂ内に燃料を噴射し、空気取り
入れ口１３ｃより空気が流入し、燃料と空気とが互いに
拡散しながら燃焼するようになっている。また、パイロ
ットチャンバ１３ｂ内に、点火栓４の点火部が位置して
おり、互いに拡散した混合ガスに着火するようになって
いる。この構成により、ライナ２の内部に拡散火炎７を
安定して形成することができる。
【００１２】図１において、ライナ２（内筒）は中空円
筒形で頂板と底板が設けられ、頂板にはパイロット燃焼
器１２と主燃焼器１４が設けられており、さらに燃焼室
２ａの周囲にはジャケット５が設けられ、ライナ２とジ
ャケット５で囲壁が構成されている。ジャケット５に
は、水または蒸気を供給する供給管５ａと使用した水ま
たは蒸気を排出する排出管５ｂが設けられ、図示しない
供給源より水または蒸気を供給される。また底板には燃
焼排ガスがタービンに送られるタービン通路１０が設け
られている。ライナ２の上部は燃焼室２ａを構成し、中
央部２ｂには外周に複数個の希釈空気取り入れ口２０が
設けられ、下部はスクロール室２ｃとなり、タービン通
路１０に接続している。
筒形で頂板と底板が設けられ、頂板にはパイロット燃焼
器１２と主燃焼器１４が設けられており、さらに燃焼室
２ａの周囲にはジャケット５が設けられ、ライナ２とジ
ャケット５で囲壁が構成されている。ジャケット５に
は、水または蒸気を供給する供給管５ａと使用した水ま
たは蒸気を排出する排出管５ｂが設けられ、図示しない
供給源より水または蒸気を供給される。また底板には燃
焼排ガスがタービンに送られるタービン通路１０が設け
られている。ライナ２の上部は燃焼室２ａを構成し、中
央部２ｂには外周に複数個の希釈空気取り入れ口２０が
設けられ、下部はスクロール室２ｃとなり、タービン通
路１０に接続している。
【００１３】次に動作について説明する。ライナ２の下
部周囲より供給された加圧空気６は、ライナ２とケーシ
ング３の間をライナ２に沿って上昇し、一部は希釈空気
取り入れ口２０より流入し、残りはライナ２とジャケッ
ト５を冷却しながら上昇し、パイロット燃焼器１２と主
燃焼器１４とにそれぞれ設けられた空気取り入れ口１３
ｃ，１５ａに流入する。パイロット燃焼器１２と主燃焼
器１４でこの流入した空気と燃料を予混合し、燃焼室２
ａで燃焼させる。この燃焼ガスに希釈空気取り入れ口２
０から流入した空気が加わり、この燃焼ガスの温度をタ
ービン側の要求する温度に低下させるとともに均一な温
度分布にする。ジャケット５には水または蒸気が供給さ
れ、燃焼室２ａの囲壁を燃焼熱から保護し、加熱され蒸
気となった水や蒸気は図示しない蒸気利用装置に送ら
れ、熱回収される。
部周囲より供給された加圧空気６は、ライナ２とケーシ
ング３の間をライナ２に沿って上昇し、一部は希釈空気
取り入れ口２０より流入し、残りはライナ２とジャケッ
ト５を冷却しながら上昇し、パイロット燃焼器１２と主
燃焼器１４とにそれぞれ設けられた空気取り入れ口１３
ｃ，１５ａに流入する。パイロット燃焼器１２と主燃焼
器１４でこの流入した空気と燃料を予混合し、燃焼室２
ａで燃焼させる。この燃焼ガスに希釈空気取り入れ口２
０から流入した空気が加わり、この燃焼ガスの温度をタ
ービン側の要求する温度に低下させるとともに均一な温
度分布にする。ジャケット５には水または蒸気が供給さ
れ、燃焼室２ａの囲壁を燃焼熱から保護し、加熱され蒸
気となった水や蒸気は図示しない蒸気利用装置に送ら
れ、熱回収される。
【００１４】
【発明の効果】上述したように、本発明は、燃焼室の囲
壁をジャケットで構成し水や蒸気で冷却するので、従来
燃焼室内面に空気を流して冷却膜を形成していた空気が
不要となり、この空気を燃焼用に利用することができ、
より一層の希薄燃焼を達成することができる。冷却に使
用した水は加熱され蒸気になり、また蒸気も加熱される
ので、これらの蒸気を他の蒸気利用装置に供給して加え
られた熱を回収することができる。
壁をジャケットで構成し水や蒸気で冷却するので、従来
燃焼室内面に空気を流して冷却膜を形成していた空気が
不要となり、この空気を燃焼用に利用することができ、
より一層の希薄燃焼を達成することができる。冷却に使
用した水は加熱され蒸気になり、また蒸気も加熱される
ので、これらの蒸気を他の蒸気利用装置に供給して加え
られた熱を回収することができる。
【図１】本発明による低ＮＯｘ燃焼器の全体構成図であ
る。
る。
【図２】従来の低ＮＯｘ燃焼器の全体構成図である。
１ 低ＮＯｘ燃焼器 ２ ライナ ２ａ 燃焼室 ２ｂ 中央部 ２ｃ スクロール部 ２ｄ 空気取入用スロット ３ ケーシング ４ 点火栓（イグナイタ） ５ ジャケット ５ａ 供給管 ５ｂ 排出管 ６ 空気 ７ 拡散火炎 ８ 予混合火炎 ９ 燃焼排ガス １０ タービン通路 １２ パイロット燃焼器 １３ａ パイロット噴射弁 １３ｂ パイロットチャンバー １３ｃ 空気取り入れ口 １４ 主燃焼器 １５ 主噴射弁 １５ａ 空気取り入れ口 １６ 予蒸発予混合管 ２０ 希釈空気取り入れ口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 康弘 東京都西多摩郡瑞穂町殿ケ谷229 石川島 播磨重工業株式会社瑞穂工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 ほぼ円筒状で上部が燃焼室になっている
内筒と、この内筒を包囲する外筒と、前記内筒の頂部に
設けられ空気取り入れ口を有する燃料噴射部と、前記内
筒とともに前記燃焼室の囲壁を構成し内部に水または蒸
気を流通させるジャケットとを備えたことを特徴とする
低ＮＯｘ燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7415098A JPH11270851A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 低ＮＯｘ燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7415098A JPH11270851A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 低ＮＯｘ燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11270851A true JPH11270851A (ja) | 1999-10-05 |
Family
ID=13538851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7415098A Pending JPH11270851A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 低ＮＯｘ燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11270851A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275189A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の燃焼方法 |
| CN108167864A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-06-15 | 北京动力机械研究所 | 火焰筒与高压涡轮导向器一体化结构 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP7415098A patent/JPH11270851A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008275189A (ja) * | 2007-04-25 | 2008-11-13 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の燃焼方法 |
| CN108167864A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-06-15 | 北京动力机械研究所 | 火焰筒与高压涡轮导向器一体化结构 |
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