JP2806117B2 - 燃焼装置 - Google Patents
燃焼装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばガスタービン等
に採用されている燃焼装置の改良に係り、特に予混合燃
焼を行う燃焼装置の改良に関するものである。
に採用されている燃焼装置の改良に係り、特に予混合燃
焼を行う燃焼装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く一般に採用されているこの種
燃焼装置は、低ＮＯｘ化の観点から２段燃焼となし、そ
して定格出力燃焼時には予混合燃焼を行うようにしてい
るのが普通である。
燃焼装置は、低ＮＯｘ化の観点から２段燃焼となし、そ
して定格出力燃焼時には予混合燃焼を行うようにしてい
るのが普通である。
【０００３】例えば特開平1−54122 号公報には拡散燃
焼と予混合燃焼を用いた２段燃焼の燃焼装置が開示され
ている。
焼と予混合燃焼を用いた２段燃焼の燃焼装置が開示され
ている。
【０００４】この場合は２段目の燃焼が予混合燃焼とな
っており、予混合器内に設けられている予混合スワラに
より、空気と燃料とが十分混合し、予混合気となって、
燃焼室の中に供給され、燃焼することになる。
っており、予混合器内に設けられている予混合スワラに
より、空気と燃料とが十分混合し、予混合気となって、
燃焼室の中に供給され、燃焼することになる。
【０００５】予混合燃焼装置においては、燃料と空気を
できるだけ均一に混合させ、しかも希薄な予混合気にし
て燃焼させることが低ＮＯｘ化に対して効果的である。
このことから、予混合器においては空気と燃料が混合す
るのに十分な空間がとられ、また、予混合器内にスワラ
が設けられて混合促進を図っているのが普通である。
できるだけ均一に混合させ、しかも希薄な予混合気にし
て燃焼させることが低ＮＯｘ化に対して効果的である。
このことから、予混合器においては空気と燃料が混合す
るのに十分な空間がとられ、また、予混合器内にスワラ
が設けられて混合促進を図っているのが普通である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このような構成の燃焼
装置であると、確かに燃焼温度が低く、低ＮＯｘが実現
される。しかし、このような燃焼装置においても、次の
ような問題点を有していることが実験の結果明らかにな
った。
装置であると、確かに燃焼温度が低く、低ＮＯｘが実現
される。しかし、このような燃焼装置においても、次の
ような問題点を有していることが実験の結果明らかにな
った。
【０００７】即ち、予混合器の下流端には渦流発生装
置、即ち保炎器が設けられていることから、保炎器でつ
くられる渦流にて十分な保炎燃焼が行われるものの、ス
ワラの出口近傍の背側（サクションサイド）には低速域
が生じ、ときには剥離さえ生じ、さらに、スワラの下流
側端面にもある程度の渦流ができるため、ある条件では
スワラ直後で保炎が行われ、燃焼が進行し、また、ある
条件ではこれが混合気の流れによって吹き消され、保炎
器からの火移りによる燃焼と吹き消えが繰り返され、安
定な燃焼ができないということである。また、スワラ直
後で火炎が保持されると、スワラ等の焼損を招いたり、
予混合器内への逆火のおそれがあるということである。
置、即ち保炎器が設けられていることから、保炎器でつ
くられる渦流にて十分な保炎燃焼が行われるものの、ス
ワラの出口近傍の背側（サクションサイド）には低速域
が生じ、ときには剥離さえ生じ、さらに、スワラの下流
側端面にもある程度の渦流ができるため、ある条件では
スワラ直後で保炎が行われ、燃焼が進行し、また、ある
条件ではこれが混合気の流れによって吹き消され、保炎
器からの火移りによる燃焼と吹き消えが繰り返され、安
定な燃焼ができないということである。また、スワラ直
後で火炎が保持されると、スワラ等の焼損を招いたり、
予混合器内への逆火のおそれがあるということである。
【０００８】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、安定で、且つ、焼損や逆火のおそ
れのない低ＮＯｘの燃焼を行うようにした燃焼装置を提
供することにある。
目的とするところは、安定で、且つ、焼損や逆火のおそ
れのない低ＮＯｘの燃焼を行うようにした燃焼装置を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、予混合器出
口まで延長されているスワラを予混合器内の途中でとど
め、スワラより下流の予混合器内の流路断面積を徐々に
小さくし、予混合気の流速を増大させ、予混合器出口で
はほぼ均一な流速の予混合気が得られるようにするとと
もに、その下流に保炎のための渦流を発生させる保炎器
(渦流発生装置)を設けることにより、保炎器だけで保炎
が行われるようにすることによって達成される。
口まで延長されているスワラを予混合器内の途中でとど
め、スワラより下流の予混合器内の流路断面積を徐々に
小さくし、予混合気の流速を増大させ、予混合器出口で
はほぼ均一な流速の予混合気が得られるようにするとと
もに、その下流に保炎のための渦流を発生させる保炎器
(渦流発生装置)を設けることにより、保炎器だけで保炎
が行われるようにすることによって達成される。
【００１０】また、予混合器内の燃料と空気との混合距
離が十分ある場合には、スワラのような曲がった板に替
えて平板を用いても上記目的は達成される。
離が十分ある場合には、スワラのような曲がった板に替
えて平板を用いても上記目的は達成される。
【００１１】
【作用】このような燃焼装置では、スワラあるいは平板
の下流側端面から発生した小さな渦流やスワラの背側に
生じる低速域およびときには発生する剥離流れが、スワ
ラの下流で流路断面積が徐々に減少し、予混合気の流速
が増大していく過程において、回りの流れから運動エネ
ルギを与えられ、予混合器出口に至るまでに消滅し、予
混合気が予混合器から燃焼室に流出する際には、ほぼ均
一でかなり大きな流速を有することになる。この予混合
気は、予混合器の下流に設けられた保炎器（渦流発生装
置）によって生じた渦流によりしっかり保炎され、燃焼
を完了する。予混合器から流出する予混合気は小さな渦
流や低速域が消滅し、ほぼ均一でかなり大きな流速を有
するため、保炎器によって保持されている火炎が、予混
合気を上流側へさかのぼって、予混合器内の小さな渦流
や低速域に火移りすることはなく、燃焼室における燃焼
は、保炎器だけで保炎された一律な燃焼となる。このた
め、火移りによる不安定な燃焼やスワラ直後で火炎が保
持されることはなくなり、安定で、且つ、焼損や逆火の
おそれのない低ＮＯｘの燃焼が行われることになる。
の下流側端面から発生した小さな渦流やスワラの背側に
生じる低速域およびときには発生する剥離流れが、スワ
ラの下流で流路断面積が徐々に減少し、予混合気の流速
が増大していく過程において、回りの流れから運動エネ
ルギを与えられ、予混合器出口に至るまでに消滅し、予
混合気が予混合器から燃焼室に流出する際には、ほぼ均
一でかなり大きな流速を有することになる。この予混合
気は、予混合器の下流に設けられた保炎器（渦流発生装
置）によって生じた渦流によりしっかり保炎され、燃焼
を完了する。予混合器から流出する予混合気は小さな渦
流や低速域が消滅し、ほぼ均一でかなり大きな流速を有
するため、保炎器によって保持されている火炎が、予混
合気を上流側へさかのぼって、予混合器内の小さな渦流
や低速域に火移りすることはなく、燃焼室における燃焼
は、保炎器だけで保炎された一律な燃焼となる。このた
め、火移りによる不安定な燃焼やスワラ直後で火炎が保
持されることはなくなり、安定で、且つ、焼損や逆火の
おそれのない低ＮＯｘの燃焼が行われることになる。
【００１２】
【実施例】以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。図１にはガスタービンに用いられる燃焼
装置およびその周辺が断面で示されている。燃焼装置
は、主として主燃焼室Ｒ1 ，副燃焼室Ｒ2 ，燃料ノズル
（３ａ，３ｂ，３ｃ）および予混合器４から構成され、
主燃焼室Ｒ1 の下流側にガスタービン翼８が配置され、
上流側には圧縮機１が配置されている。
細に説明する。図１にはガスタービンに用いられる燃焼
装置およびその周辺が断面で示されている。燃焼装置
は、主として主燃焼室Ｒ1 ，副燃焼室Ｒ2 ，燃料ノズル
（３ａ，３ｂ，３ｃ）および予混合器４から構成され、
主燃焼室Ｒ1 の下流側にガスタービン翼８が配置され、
上流側には圧縮機１が配置されている。
【００１３】このように主燃焼室Ｒ1 の上流側で、且
つ、外周側には予混合器４が配置されているが、この予
混合器４およびその周辺の詳細は次のように構成されて
いる。即ち、図２および図３に示されているように、予
混合器４の内部には燃料と空気の混合を促進させるため
のスワラ５が途中まで設けられており、また、予混合器
４の下流側には保炎器（渦流発生装置）６が設けられて
いる。
つ、外周側には予混合器４が配置されているが、この予
混合器４およびその周辺の詳細は次のように構成されて
いる。即ち、図２および図３に示されているように、予
混合器４の内部には燃料と空気の混合を促進させるため
のスワラ５が途中まで設けられており、また、予混合器
４の下流側には保炎器（渦流発生装置）６が設けられて
いる。
【００１４】保炎器６は、予混合器４の下流側の外周に
支持され、傾斜部６ａとその下流側に急拡大部面６ｂを
有している。そして、傾斜部６ａは予混合器４内のスワ
ラ５の直後から下流側の急拡大部面６ｂに向かって、予
混合気ＡＦが流れる予混合器４内の流路断面積が徐々に
減少するように伸びている。
支持され、傾斜部６ａとその下流側に急拡大部面６ｂを
有している。そして、傾斜部６ａは予混合器４内のスワ
ラ５の直後から下流側の急拡大部面６ｂに向かって、予
混合気ＡＦが流れる予混合器４内の流路断面積が徐々に
減少するように伸びている。
【００１５】予混合気ＡＦは矢印で示すように上流側か
ら保炎器６側に、徐々に流速を増しながら流れ、この保
炎器６の急拡大部面６ｂの下流側に渦流を生じながら、
下流側へ流れて行く。この急拡大部６ｂが渦流開始点
（渦流を発生させる部分）で保炎の働きをする。
ら保炎器６側に、徐々に流速を増しながら流れ、この保
炎器６の急拡大部面６ｂの下流側に渦流を生じながら、
下流側へ流れて行く。この急拡大部６ｂが渦流開始点
（渦流を発生させる部分）で保炎の働きをする。
【００１６】保炎器６は以上のように形成され、予混合
器４の下流側に設けられているが、ここで重要なこと
は、スワラ５が予混合器４の内部の途中で切れており、
保炎器６の傾斜部６ｂがスワラ５の直後まで予混合器４
内に入っていることである。換言すれば、スワラ５の端
面５ａと保炎器６の渦流開始点である急拡大部面６ｂの
間に予混合気ＡＦの流速を徐々に増大させる流路が予混
合器４の内部に設けられているということである。
器４の下流側に設けられているが、ここで重要なこと
は、スワラ５が予混合器４の内部の途中で切れており、
保炎器６の傾斜部６ｂがスワラ５の直後まで予混合器４
内に入っていることである。換言すれば、スワラ５の端
面５ａと保炎器６の渦流開始点である急拡大部面６ｂの
間に予混合気ＡＦの流速を徐々に増大させる流路が予混
合器４の内部に設けられているということである。
【００１７】次にこのように構成された燃焼装置の動作
について述べる。まず、全体的な燃焼動作は次のとおり
である。
について述べる。まず、全体的な燃焼動作は次のとおり
である。
【００１８】図１において、圧縮機１から下流側に向か
って流入した高圧空気は、Ｕ字形に逆流して上昇した
後、燃焼室を形成しているライナ２内に入る。この燃焼
装置は燃料を３段に分けて供給し、燃焼させる多段燃焼
装置である。即ち、燃料の供給は第１段燃料３ａ，第２
段燃料３ｂ，起動補助燃料３ｃの３系統に分けて供給さ
れる。燃料３ａは副燃焼室Ｒ2 で主に燃焼し、燃料３ｂ
は予混合器４の中の第２段用燃料ノズル４ｂにより噴出
され、外周から流入する燃焼用空気と混合され、主燃焼
室Ｒ1 の中で燃焼される。燃料３ｃは起動時にのみ使用
される補助燃料である。ライナ２内、即ち、主燃焼室Ｒ
1 で燃焼した燃焼ガスは、尾筒７を通り、ガスタービン
の初段翼８に流入し、ガスタービンを回転させる。
って流入した高圧空気は、Ｕ字形に逆流して上昇した
後、燃焼室を形成しているライナ２内に入る。この燃焼
装置は燃料を３段に分けて供給し、燃焼させる多段燃焼
装置である。即ち、燃料の供給は第１段燃料３ａ，第２
段燃料３ｂ，起動補助燃料３ｃの３系統に分けて供給さ
れる。燃料３ａは副燃焼室Ｒ2 で主に燃焼し、燃料３ｂ
は予混合器４の中の第２段用燃料ノズル４ｂにより噴出
され、外周から流入する燃焼用空気と混合され、主燃焼
室Ｒ1 の中で燃焼される。燃料３ｃは起動時にのみ使用
される補助燃料である。ライナ２内、即ち、主燃焼室Ｒ
1 で燃焼した燃焼ガスは、尾筒７を通り、ガスタービン
の初段翼８に流入し、ガスタービンを回転させる。
【００１９】第１段燃料３ａは拡散燃焼で燃焼し、ＮＯ
ｘは高いが、安定な燃焼を行い、第２段燃料３ｂは予混
合燃焼でＮＯｘの低い燃焼が行われる。起動からある一
定の負荷までは第１段の燃焼およびその一部に起動用燃
料３ｃを使用して行う。その後、定格負荷までは第１段
と第２段の燃焼を行う。燃焼装置におけるＮＯｘの発生
を抑えるためには、勿論、第２段の予混合燃焼させる燃
料３ｂの全体燃料に占める比率を大きくすると同時に、
燃空比（燃料流量／空気流量）を小さくすることが必要
である。
ｘは高いが、安定な燃焼を行い、第２段燃料３ｂは予混
合燃焼でＮＯｘの低い燃焼が行われる。起動からある一
定の負荷までは第１段の燃焼およびその一部に起動用燃
料３ｃを使用して行う。その後、定格負荷までは第１段
と第２段の燃焼を行う。燃焼装置におけるＮＯｘの発生
を抑えるためには、勿論、第２段の予混合燃焼させる燃
料３ｂの全体燃料に占める比率を大きくすると同時に、
燃空比（燃料流量／空気流量）を小さくすることが必要
である。
【００２０】全体的にはこのような燃焼が行われるが、
本燃焼装置は特に次のような燃焼動作が行われる。
本燃焼装置は特に次のような燃焼動作が行われる。
【００２１】図２および図３において、予混合器４から
燃料と空気の予混合気ＡＦが主燃焼室Ｒ1 に流出し、燃
焼する場合、この予混合気ＡＦは保炎器（渦流発生装
置）６の下流側で渦流となり、この渦流により保炎され
た形で火炎が発生する。
燃料と空気の予混合気ＡＦが主燃焼室Ｒ1 に流出し、燃
焼する場合、この予混合気ＡＦは保炎器（渦流発生装
置）６の下流側で渦流となり、この渦流により保炎され
た形で火炎が発生する。
【００２２】この場合、予混合器４の内部を流れる予混
合気ＡＦの流路はスワラ５の下流でその断面積を徐々に
減少するように形成されている。このため、前述したス
ワラ５の下流側端面から発生する小さな渦流やスワラ５
の背側（サクションサイド）に生じる低速域あるいは剥
離流れが、予混合気ＡＦが流速を増す過程において、回
りの流れから運動エネルギを与えられ、予混合器４の出
口に至るまでには消滅し、予混合気ＡＦは、予混合器４
の出口ではほぼ均一でかなり大きな流速を有する流れと
なる。それで、保炎器６の下流側の渦流によって保持さ
れた火炎が、予混合気ＡＦを上流側にさかのぼって、予
混合器４内の小さな渦流や低速域に火移りすることはな
く、主燃焼室Ｒ1 内の火炎は、保炎器６のみで保炎さ
れ、安定で、且つ、焼損や逆火のおそれのない燃焼とな
る。
合気ＡＦの流路はスワラ５の下流でその断面積を徐々に
減少するように形成されている。このため、前述したス
ワラ５の下流側端面から発生する小さな渦流やスワラ５
の背側（サクションサイド）に生じる低速域あるいは剥
離流れが、予混合気ＡＦが流速を増す過程において、回
りの流れから運動エネルギを与えられ、予混合器４の出
口に至るまでには消滅し、予混合気ＡＦは、予混合器４
の出口ではほぼ均一でかなり大きな流速を有する流れと
なる。それで、保炎器６の下流側の渦流によって保持さ
れた火炎が、予混合気ＡＦを上流側にさかのぼって、予
混合器４内の小さな渦流や低速域に火移りすることはな
く、主燃焼室Ｒ1 内の火炎は、保炎器６のみで保炎さ
れ、安定で、且つ、焼損や逆火のおそれのない燃焼とな
る。
【００２３】尚、この場合、保炎器６は予混合気ＡＦの
流れに対して内向きの傾斜角をもっているが、この角度
は常に定められたものではなく、燃焼室の大きさによっ
て種々の値が選ばれる。但し、保炎器６の保炎性能につ
いてみると、この角度は30゜以下が好ましい。
流れに対して内向きの傾斜角をもっているが、この角度
は常に定められたものではなく、燃焼室の大きさによっ
て種々の値が選ばれる。但し、保炎器６の保炎性能につ
いてみると、この角度は30゜以下が好ましい。
【００２４】図４および図５はスワラ５の替わりに平板
の仕切板９を設けた他の実施例が示されている。勿論、
この場合にも、仕切板９が予混合器４の内部の途中でと
ぎれており、保炎器６の傾斜部６ａが仕切板９の直後ま
で予混合器４の中に入っている。この実施例の目的は、
予混合器４の出口における予混合気ＡＦの流速分布をよ
り均一にすることである。スワラ５の場合、旋回成分を
持たせるために、流路を燃焼器の軸方向に対して曲げな
ければならず、その部分の背側（サクションサイド）に
おいて低速域が、また、腹側（プレッシャサイド）にお
いて高速域が必ず生じる。予混合器４の内部の旋回も無
くし、燃料ノズル４ｂの本数に応じて平板の仕切板９を
設置すれば、そのような流速の不均一が予混合器４内で
生じることはなく、予混合器４の出口における予混合気
ＡＦの流速分布はより均一となる。
の仕切板９を設けた他の実施例が示されている。勿論、
この場合にも、仕切板９が予混合器４の内部の途中でと
ぎれており、保炎器６の傾斜部６ａが仕切板９の直後ま
で予混合器４の中に入っている。この実施例の目的は、
予混合器４の出口における予混合気ＡＦの流速分布をよ
り均一にすることである。スワラ５の場合、旋回成分を
持たせるために、流路を燃焼器の軸方向に対して曲げな
ければならず、その部分の背側（サクションサイド）に
おいて低速域が、また、腹側（プレッシャサイド）にお
いて高速域が必ず生じる。予混合器４の内部の旋回も無
くし、燃料ノズル４ｂの本数に応じて平板の仕切板９を
設置すれば、そのような流速の不均一が予混合器４内で
生じることはなく、予混合器４の出口における予混合気
ＡＦの流速分布はより均一となる。
【００２５】尚、以上の説明では、保炎器６が予混合器
４の下流側の外周に支持されている場合について述べて
きたが、この保炎器６は予混合器４の外周でなければな
らないわけではなく、内周に設けたり、外周と内周の両
方に設けてもよい。
４の下流側の外周に支持されている場合について述べて
きたが、この保炎器６は予混合器４の外周でなければな
らないわけではなく、内周に設けたり、外周と内周の両
方に設けてもよい。
【００２６】図６および図７には、保炎器６を予混合器
４の下流側の内周に設置した場合が示されている。即
ち、副燃焼室Ｒ2 （図示せず）の出口と予混合器４の出
口にはさまれる形で保炎器６が全周にわたって設けられ
ている。この場合、保炎器６の急拡大部面６ｂの下流側
には、予混合気ＡＦを巻き込む渦流Ａと副燃焼室Ｒ1 で
燃焼を終えた高温の燃焼ガスを巻き込む渦流Ｂが対を成
す形で発生する。渦流Ｂには副燃焼室Ｒ1 から絶えず高
温の燃焼ガスが供給され、渦流Ａはその渦流Ｂからエネ
ルギを与えられることになるため、予混合気ＡＦを巻き
込む渦流Ａは、保炎器６が予混合器４の外周に設けられ
た場合より、より安定した保炎性能を持ち、よりＮＯｘ
が低く、しかも安定した予混合燃焼が得られる。勿論、
保炎器６の傾斜部６ａは仕切板９の直後まで予混合器４
の中に入っているので、保炎器６の下流側の渦流によっ
て保持された火炎が予混合器４内に火移りすることはな
く、安定で、且つ、仕切板９等の焼損を招いたり、予混
合器４内に逆火するおそれはない。
４の下流側の内周に設置した場合が示されている。即
ち、副燃焼室Ｒ2 （図示せず）の出口と予混合器４の出
口にはさまれる形で保炎器６が全周にわたって設けられ
ている。この場合、保炎器６の急拡大部面６ｂの下流側
には、予混合気ＡＦを巻き込む渦流Ａと副燃焼室Ｒ1 で
燃焼を終えた高温の燃焼ガスを巻き込む渦流Ｂが対を成
す形で発生する。渦流Ｂには副燃焼室Ｒ1 から絶えず高
温の燃焼ガスが供給され、渦流Ａはその渦流Ｂからエネ
ルギを与えられることになるため、予混合気ＡＦを巻き
込む渦流Ａは、保炎器６が予混合器４の外周に設けられ
た場合より、より安定した保炎性能を持ち、よりＮＯｘ
が低く、しかも安定した予混合燃焼が得られる。勿論、
保炎器６の傾斜部６ａは仕切板９の直後まで予混合器４
の中に入っているので、保炎器６の下流側の渦流によっ
て保持された火炎が予混合器４内に火移りすることはな
く、安定で、且つ、仕切板９等の焼損を招いたり、予混
合器４内に逆火するおそれはない。
【００２７】図８および図９は、保炎器６が予混合器４
の外周と内周の両方に設置された実施例である。予混合
器４から主燃焼室Ｒ1 に流出する燃料と空気の予混合気
ＡＦは、予混合器４の下流側の外周と内周に設けられた
保炎器６によってはさまれることになる。このため、主
燃焼室Ｒ1 における予混合燃焼はますます保炎性能が向
上し、よりＮＯｘが低く、しかも安定した予混合燃焼が
成される。
の外周と内周の両方に設置された実施例である。予混合
器４から主燃焼室Ｒ1 に流出する燃料と空気の予混合気
ＡＦは、予混合器４の下流側の外周と内周に設けられた
保炎器６によってはさまれることになる。このため、主
燃焼室Ｒ1 における予混合燃焼はますます保炎性能が向
上し、よりＮＯｘが低く、しかも安定した予混合燃焼が
成される。
【００２８】但し、内周の保炎器と外周の保炎器との位
置関係を、図８に示されるように外周の保炎器を予混合
気ＡＦの流動方向の下流側にずらして配置すべきか、あ
るいは、図９の如く内周の保炎器を下流側にずらして配
置すべきか、また、それらのずらした距離ｌをどれだけ
にすべきかということは機種により実験的に最適化が図
られる。
置関係を、図８に示されるように外周の保炎器を予混合
気ＡＦの流動方向の下流側にずらして配置すべきか、あ
るいは、図９の如く内周の保炎器を下流側にずらして配
置すべきか、また、それらのずらした距離ｌをどれだけ
にすべきかということは機種により実験的に最適化が図
られる。
【００２９】このことは、図２と図３および図４から図
７に示された実施例でも同じであり、保炎器６の渦流開
始点となる急拡大部面６ｂとその反対側の予混合器４の
端面との間隔ｌは、機種により実験的に最適化が行われ
る。
７に示された実施例でも同じであり、保炎器６の渦流開
始点となる急拡大部面６ｂとその反対側の予混合器４の
端面との間隔ｌは、機種により実験的に最適化が行われ
る。
【００３０】図１０および図１１は保炎器６の傾斜部６
ａに関する他の実施例が示されている。これまでの実施
例においては、傾斜部６ａは仕切板９の直後と保炎器６
の急拡大部面６ｂとを直線で結ぶ形状となっている。し
かし、予混合気ＡＦが流れる予混合器４内の流路断面積
が、仕切板９より下流で徐々に減少する構造であれば、
所期の目的は達成されるので、保炎器６の傾斜部６ａの
形状は、予混合気ＡＦの流れる流路に対して凸（図１
０）であっても、凹（図１１）であってもよいわけであ
る。このような形状であれば、保炎器６の急拡大部面６
ｂとその反対側の予混合器４の端面との距離ｌを一定に
保ったまま、予混合器４から主燃焼室Ｒ1 に流出する予
混合気ＡＦの流速をかなり自由に選べるので、きわめて
好都合である。また、その逆に、予混合器４出口におけ
る予混合気ＡＦの流速を一定にして、距離ｌを変えるこ
とも可能である。
ａに関する他の実施例が示されている。これまでの実施
例においては、傾斜部６ａは仕切板９の直後と保炎器６
の急拡大部面６ｂとを直線で結ぶ形状となっている。し
かし、予混合気ＡＦが流れる予混合器４内の流路断面積
が、仕切板９より下流で徐々に減少する構造であれば、
所期の目的は達成されるので、保炎器６の傾斜部６ａの
形状は、予混合気ＡＦの流れる流路に対して凸（図１
０）であっても、凹（図１１）であってもよいわけであ
る。このような形状であれば、保炎器６の急拡大部面６
ｂとその反対側の予混合器４の端面との距離ｌを一定に
保ったまま、予混合器４から主燃焼室Ｒ1 に流出する予
混合気ＡＦの流速をかなり自由に選べるので、きわめて
好都合である。また、その逆に、予混合器４出口におけ
る予混合気ＡＦの流速を一定にして、距離ｌを変えるこ
とも可能である。
【００３１】尚、これまでの説明では、保炎器６の傾斜
部６ａは常に仕切板９やスワラ５の直後から始まってい
るが、前述のように、予混合気ＡＦが流れる予混合器４
内の流路断面積が、仕切板９あるいはスワラ５の下流で
徐々に減少する構造であればよく、保炎器６の傾斜部６
ａの開始点は、仕切板９やスワラ５の中でも、その端面
から下流側に一定の距離だけ離れた位置でも支障はな
い。
部６ａは常に仕切板９やスワラ５の直後から始まってい
るが、前述のように、予混合気ＡＦが流れる予混合器４
内の流路断面積が、仕切板９あるいはスワラ５の下流で
徐々に減少する構造であればよく、保炎器６の傾斜部６
ａの開始点は、仕切板９やスワラ５の中でも、その端面
から下流側に一定の距離だけ離れた位置でも支障はな
い。
【００３２】以上、種々の実施例をあげてきたが、この
他にも保炎器が特殊な形状をなしている場合や予混合器
が円筒状（環状でなく）の場合などにも適用が考えられ
よう。
他にも保炎器が特殊な形状をなしている場合や予混合器
が円筒状（環状でなく）の場合などにも適用が考えられ
よう。
【００３３】
【発明の効果】以上、種々述べてきたように、本発明の
燃焼装置によれば、仕切板あるいはスワラを予混合器内
の途中でとどめ、その下流において予混合気が流れる予
混合器内部の流路断面積を徐々に減少させ、予混合気の
流速を増し、予混合器出口においてほぼ均一でかなり大
きな流速の予混合気が得られるようにするとともに、予
混合器の下流に予混合気の保炎のための渦流を発生させ
る保炎器(渦流発生装置)を設置するようにしたので、保
炎器によって保持されている火炎が、予混合気を上流側
にさかのぼって、仕切板あるいはスワラの下流側端面か
ら発生した小さな渦やスワラの背側（サクションサイ
ド）に生じる低速域に火移りすることはなく、燃焼室に
おける燃焼は、保炎器だけで保炎された一律な燃焼とな
り、従って、仕切板あるいはスワラ直後に火移りするこ
とによる不安定な燃焼やそこに火炎が保持されることが
なくなり、安定で、且つ、仕切板等の焼損や予混合器内
への逆火のおそれのない低ＮＯｘの燃焼装置を得ること
ができる。
燃焼装置によれば、仕切板あるいはスワラを予混合器内
の途中でとどめ、その下流において予混合気が流れる予
混合器内部の流路断面積を徐々に減少させ、予混合気の
流速を増し、予混合器出口においてほぼ均一でかなり大
きな流速の予混合気が得られるようにするとともに、予
混合器の下流に予混合気の保炎のための渦流を発生させ
る保炎器(渦流発生装置)を設置するようにしたので、保
炎器によって保持されている火炎が、予混合気を上流側
にさかのぼって、仕切板あるいはスワラの下流側端面か
ら発生した小さな渦やスワラの背側（サクションサイ
ド）に生じる低速域に火移りすることはなく、燃焼室に
おける燃焼は、保炎器だけで保炎された一律な燃焼とな
り、従って、仕切板あるいはスワラ直後に火移りするこ
とによる不安定な燃焼やそこに火炎が保持されることが
なくなり、安定で、且つ、仕切板等の焼損や予混合器内
への逆火のおそれのない低ＮＯｘの燃焼装置を得ること
ができる。
【００３４】また、前述した燃焼装置を備えたガスター
ビン装置では、不安定な燃焼がなくなることから、回転
子の翼に加えられる力の変動が小さく抑えられ、タービ
ン全体の振動低減を図ることができる。
ビン装置では、不安定な燃焼がなくなることから、回転
子の翼に加えられる力の変動が小さく抑えられ、タービ
ン全体の振動低減を図ることができる。
【図１】本発明の燃焼装置およびその周囲を示す縦断側
面図。
面図。
【図２】燃焼器の一部破断斜視図。
【図３】本発明の燃焼装置の一実施例を示す要部縦断側
面図。
面図。
【図４】本発明の燃焼装置の他の実施例を示す要部縦側
面図。
面図。
【図５】同じく一部破断斜視図。
【図６】本発明の燃焼装置のさらに他の実施例を示す要
部縦断側面図。
部縦断側面図。
【図７】同じく一部破断斜視図。
【図８】本発明の燃焼装置のさらに他の実施例を示す要
部縦断側面図。
部縦断側面図。
【図９】本発明の燃焼装置のさらに他の実施例を示す要
部縦断側面図。
部縦断側面図。
【図１０】本発明の燃焼装置のさらに他の実施例を示す
要部縦断側面図。
要部縦断側面図。
【図１１】本発明の燃焼装置のさらに他の実施例を示す
要部縦断側面図。
要部縦断側面図。
１…圧縮機、２…ライナ、４…予混合器、５…スワラ、
６…保炎器、７…尾筒、８…ガスタービン翼、９…仕切
板。
６…保炎器、７…尾筒、８…ガスタービン翼、９…仕切
板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 洋二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 赤津 茂行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 井上 洋 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 大森 隆司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 池田 啓 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 飯塚 信之 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 佐藤 勲 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 大田原 康彦 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 黒田 倫夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 伊藤 和行 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 中村 昭三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 藤村 秀和 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 小山 一仁 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平２−40418（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−207917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−147117（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23R 3/30 F23R 3/16 F23R 3/18
Claims (1)
- 【請求項１】スワラを内部に備え、燃料と空気を混合す
る予混合器と、該予混合器の下流側に配置され、予混合
器からの流出予混合気に火炎保持のための渦流を生じさ
せる保炎器とを備えた燃焼装置において、予混合器の内
部にスワラの下流端が位置するようにスワラを配置し、
前記スワラの下流端部における予混合器の流路断面積に
対して前記スワラの下流において予混合気が流れる予混
合器内の流路断面積が徐々に減少するように前記予混合
器内の流路を形成することを特徴とする燃焼装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003645A JP2806117B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 燃焼装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4003645A JP2806117B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 燃焼装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05187637A JPH05187637A (ja) | 1993-07-27 |
| JP2806117B2 true JP2806117B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=11563222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4003645A Expired - Lifetime JP2806117B2 (ja) | 1992-01-13 | 1992-01-13 | 燃焼装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2806117B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6463947B2 (ja) * | 2014-11-05 | 2019-02-06 | 川崎重工業株式会社 | バーナ、燃焼器、及びガスタービン |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5950889B2 (ja) * | 1977-05-27 | 1984-12-11 | 株式会社日立製作所 | ガスタ−ビン燃焼器 |
| JPH0240418A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-09 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| JPH03207917A (ja) * | 1990-01-08 | 1991-09-11 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
-
1992
- 1992-01-13 JP JP4003645A patent/JP2806117B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05187637A (ja) | 1993-07-27 |
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