JP3034859B1 - ガスタ―ビンの燃焼器 - Google Patents
ガスタ―ビンの燃焼器Info
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- JP3034859B1 JP3034859B1 JP11016466A JP1646699A JP3034859B1 JP 3034859 B1 JP3034859 B1 JP 3034859B1 JP 11016466 A JP11016466 A JP 11016466A JP 1646699 A JP1646699 A JP 1646699A JP 3034859 B1 JP3034859 B1 JP 3034859B1
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Abstract
【要約】
【課題】 ガスタービンの燃焼器における予混合室の壁
面にカーボンが堆積するのを防止し、かつ、燃焼ガス中
のNOX およびCOの量を低減する。 【解決手段】 ガスタービンの燃焼器5は、圧縮機から
供給される圧縮空気に燃料を混合して予混合気を作る予
混合室28と、予混合室28からの予混合気を燃焼させ
る燃焼室Cとを備える。予混合室28は予混合管29に
より形成する。予混合管29は、加熱コイルを絶縁部材
で覆った加熱体により形成する。加熱体は、加熱コイル
をシート状の絶縁部材に取り付けてなるヒータフィルム
を多重に巻回して形成する。
面にカーボンが堆積するのを防止し、かつ、燃焼ガス中
のNOX およびCOの量を低減する。 【解決手段】 ガスタービンの燃焼器5は、圧縮機から
供給される圧縮空気に燃料を混合して予混合気を作る予
混合室28と、予混合室28からの予混合気を燃焼させ
る燃焼室Cとを備える。予混合室28は予混合管29に
より形成する。予混合管29は、加熱コイルを絶縁部材
で覆った加熱体により形成する。加熱体は、加熱コイル
をシート状の絶縁部材に取り付けてなるヒータフィルム
を多重に巻回して形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料と空気を予混
合室で予め混合したのち燃焼室へ導入して燃焼させるガ
スタービンの燃焼器に関する。
合室で予め混合したのち燃焼室へ導入して燃焼させるガ
スタービンの燃焼器に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境保全への関心の高まりか
ら、排気ガス中に含まれるNOX ,CO,SOX 等の大
気汚染物質に対して厳しい規制が行われるようになって
いる。ガスタービンの排気についても、世界各国におい
てNOX の排出量が厳しく規制されるようになってお
り、低NOX 性能が市場競争での有力な武器となってい
る。このため、各ガスタービンメーカーにおいて、低エ
ミッション(低NOX ,低CO)燃焼器の開発が競って
行われている。
ら、排気ガス中に含まれるNOX ,CO,SOX 等の大
気汚染物質に対して厳しい規制が行われるようになって
いる。ガスタービンの排気についても、世界各国におい
てNOX の排出量が厳しく規制されるようになってお
り、低NOX 性能が市場競争での有力な武器となってい
る。このため、各ガスタービンメーカーにおいて、低エ
ミッション(低NOX ,低CO)燃焼器の開発が競って
行われている。
【0003】このような低エミッションの燃焼器とし
て、圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を混合して予
混合気を作る環状の予混合室を設け、この予混合気を燃
焼室において燃焼させる予混合型燃焼器がある。この予
混合型燃焼器では、液体燃料が予混合室の壁面(内面)
に衝突して付着する。この壁面は、通常、燃焼室内の燃
焼炎から離れているので高温とはならず、壁面の温度が
カーボンの付着する温度範囲であるときは、付着した液
体燃料が炭化して壁面にカーボンが堆積する。このため
混合気の流路が狭まり、燃焼条件が変化してNOX およ
びCOが増加する。また、壁面に付着しているカーボン
が剥がれると、燃焼ガスとともにタービン内に流入して
ブレードを傷付けるため、定期的にカーボン除去作業を
行う必要がある。
て、圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を混合して予
混合気を作る環状の予混合室を設け、この予混合気を燃
焼室において燃焼させる予混合型燃焼器がある。この予
混合型燃焼器では、液体燃料が予混合室の壁面(内面)
に衝突して付着する。この壁面は、通常、燃焼室内の燃
焼炎から離れているので高温とはならず、壁面の温度が
カーボンの付着する温度範囲であるときは、付着した液
体燃料が炭化して壁面にカーボンが堆積する。このため
混合気の流路が狭まり、燃焼条件が変化してNOX およ
びCOが増加する。また、壁面に付着しているカーボン
が剥がれると、燃焼ガスとともにタービン内に流入して
ブレードを傷付けるため、定期的にカーボン除去作業を
行う必要がある。
【0004】他方、壁面の温度が液体燃料が炭化する温
度以下であるときは、液化した液体燃料が壁面を伝わっ
て燃焼室内に流入して燃焼するが、大きな液滴の状態で
燃焼するために予混合燃焼とならず、燃焼ガス中のNO
X の量が増加するとともに、空気との十分な混合が行わ
れないためにCOの量も増加する。そこで、パイロット
ノズルによる拡散燃焼領域の外周部分を予混合室の内周
壁で覆って、内周壁の内面をカーボン付着温度以上に保
持させるようにした予混合型燃焼器が提案されている
(特開平10−300090号公報参照)。
度以下であるときは、液化した液体燃料が壁面を伝わっ
て燃焼室内に流入して燃焼するが、大きな液滴の状態で
燃焼するために予混合燃焼とならず、燃焼ガス中のNO
X の量が増加するとともに、空気との十分な混合が行わ
れないためにCOの量も増加する。そこで、パイロット
ノズルによる拡散燃焼領域の外周部分を予混合室の内周
壁で覆って、内周壁の内面をカーボン付着温度以上に保
持させるようにした予混合型燃焼器が提案されている
(特開平10−300090号公報参照)。
【0005】この燃焼器によれば、環状の予混合室の内
周壁の内面がカーボン付着温度以上に加熱されるので、
予混合室の内周壁の内面に付着した液体燃料が炭化する
ことなく蒸発し、内周壁の内面にカーボンが堆積せず、
かつ、燃焼ガス中のNOX およびCOの量を低減でき
る。
周壁の内面がカーボン付着温度以上に加熱されるので、
予混合室の内周壁の内面に付着した液体燃料が炭化する
ことなく蒸発し、内周壁の内面にカーボンが堆積せず、
かつ、燃焼ガス中のNOX およびCOの量を低減でき
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来例で
は、予混合室の外周壁の内面にカーボンが堆積するのを
防止できず、燃焼ガス中のNOX 量およびCO量の低減
が十分でない。また、パイロットノズルを中心にして、
環状の予混合室を配置した型式以外の燃焼器には通用で
きない。
は、予混合室の外周壁の内面にカーボンが堆積するのを
防止できず、燃焼ガス中のNOX 量およびCO量の低減
が十分でない。また、パイロットノズルを中心にして、
環状の予混合室を配置した型式以外の燃焼器には通用で
きない。
【0007】本発明は、前記課題を解決して、予混合室
の壁面にカーボンが堆積するのを防止し、燃焼ガス中の
NOX およびCOの量を低減できるガスタービンの燃焼
器を提供することを目的とする。
の壁面にカーボンが堆積するのを防止し、燃焼ガス中の
NOX およびCOの量を低減できるガスタービンの燃焼
器を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係るガスタービンの燃焼器は、
圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を混合して予混合
気を作る予混合室と、予混合室からの予混合気を燃焼さ
せる燃焼室とを備え、前記予混合室を形成する予混合管
が、加熱コイルを絶縁部材で覆った加熱体により形成さ
れている。
に、本発明の請求項1に係るガスタービンの燃焼器は、
圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を混合して予混合
気を作る予混合室と、予混合室からの予混合気を燃焼さ
せる燃焼室とを備え、前記予混合室を形成する予混合管
が、加熱コイルを絶縁部材で覆った加熱体により形成さ
れている。
【0009】前記ガスタービンの燃焼器によれば、前記
予混合管を形成する加熱体の加熱コイルへの通電によ
り、予混合室の壁面を、カーボン付着温度以上に加熱で
きるので、その壁面に付着した液体燃料は炭化すること
なく蒸発し、これにより、カーボンの付着を防止し、か
つ、燃焼ガス中のNOX およびCOの量を低減できる。
予混合管を形成する加熱体の加熱コイルへの通電によ
り、予混合室の壁面を、カーボン付着温度以上に加熱で
きるので、その壁面に付着した液体燃料は炭化すること
なく蒸発し、これにより、カーボンの付着を防止し、か
つ、燃焼ガス中のNOX およびCOの量を低減できる。
【0010】また、本発明の請求項2に係るガスタービ
ンの燃焼器は、請求項1の構成において、前記加熱体
が、加熱コイルをシート状の絶縁部材上に形成してなる
ヒータフィルムが多重に巻回されて形成されている。
ンの燃焼器は、請求項1の構成において、前記加熱体
が、加熱コイルをシート状の絶縁部材上に形成してなる
ヒータフィルムが多重に巻回されて形成されている。
【0011】前記ガスタービンの燃焼器によれば、予混
合室となる予混合管を、加熱体により容易に形成でき
る。
合室となる予混合管を、加熱体により容易に形成でき
る。
【0012】また、本発明の請求項3に係るガスタービ
ンの燃焼器は、圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を
混合して予混合気を作る予混合室と、予混合室からの予
混合気を燃焼させる燃焼室とを備え、前記予混合室を形
成する予混合管の外周面に、加熱コイルを絶縁部材で覆
ってなり、管の内面をカーボン付着温度以上に加熱する
加熱体が取り付けられている。
ンの燃焼器は、圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を
混合して予混合気を作る予混合室と、予混合室からの予
混合気を燃焼させる燃焼室とを備え、前記予混合室を形
成する予混合管の外周面に、加熱コイルを絶縁部材で覆
ってなり、管の内面をカーボン付着温度以上に加熱する
加熱体が取り付けられている。
【0013】前記ガスタービンの燃焼器によれば、予混
合管の外周面に取り付けられた加熱体の加熱コイルへの
通電により、予混合室の壁面を、カーボン付着温度以上
に加熱できるので、その壁面に付着した液体燃料は炭化
することなく蒸発し、これにより、カーボン付着の防止
と、燃焼ガス中のNOX およびCOの量の低減とを実現
できる。
合管の外周面に取り付けられた加熱体の加熱コイルへの
通電により、予混合室の壁面を、カーボン付着温度以上
に加熱できるので、その壁面に付着した液体燃料は炭化
することなく蒸発し、これにより、カーボン付着の防止
と、燃焼ガス中のNOX およびCOの量の低減とを実現
できる。
【0014】また、本発明の請求項4に係るガスタービ
ンの燃焼器は、請求項4の構成において、前記加熱体
が、板状または棒状に形成されて、その複数が予混合管
の外周面に周方向に並べて配置されている。
ンの燃焼器は、請求項4の構成において、前記加熱体
が、板状または棒状に形成されて、その複数が予混合管
の外周面に周方向に並べて配置されている。
【0015】前記ガスタービンの燃焼器によれば、予混
合管の形状を問わず、容易に予混合管に加熱体を取り付
けることができる。
合管の形状を問わず、容易に予混合管に加熱体を取り付
けることができる。
【0016】また、本発明の請求項5に係るガスタービ
ンの燃焼器は、請求項1から4のいずれかの構成におい
て、前記加熱体の絶縁部材がセラミックスからなる。
ンの燃焼器は、請求項1から4のいずれかの構成におい
て、前記加熱体の絶縁部材がセラミックスからなる。
【0017】前記ガスタービンの燃焼器によれば、予混
合管を形成する、または予混合管に取り付けられる加熱
体の絶縁部材がセラミックスからなるので、加熱体に十
分な耐熱性を付与することができる。
合管を形成する、または予混合管に取り付けられる加熱
体の絶縁部材がセラミックスからなるので、加熱体に十
分な耐熱性を付与することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第
1の実施形態に係る燃焼器を備えたガスタービンの概略
構成を示す縦断面図である。このガスタービン1は、空
気吸入口INから空気Aを吸入して圧縮する遠心形の2
段圧縮機3,4と、圧縮された空気に燃料を供給して燃
焼させる燃焼器5と、燃焼ガスGで駆動されるタービン
6とを有している。前記燃焼器5は燃焼室Cを形成する
内筒21を備えており、燃焼室C内で発生した燃焼ガス
Gをスクロール9でタービン6に導いて回転させ、この
タービン6に回転軸10で連結されている2段圧縮機
3,4と、発電機のような負荷Lとを駆動する。
ついて図面を参照しながら説明する。図1は本発明の第
1の実施形態に係る燃焼器を備えたガスタービンの概略
構成を示す縦断面図である。このガスタービン1は、空
気吸入口INから空気Aを吸入して圧縮する遠心形の2
段圧縮機3,4と、圧縮された空気に燃料を供給して燃
焼させる燃焼器5と、燃焼ガスGで駆動されるタービン
6とを有している。前記燃焼器5は燃焼室Cを形成する
内筒21を備えており、燃焼室C内で発生した燃焼ガス
Gをスクロール9でタービン6に導いて回転させ、この
タービン6に回転軸10で連結されている2段圧縮機
3,4と、発電機のような負荷Lとを駆動する。
【0019】図2は燃焼器5の頭部の構成を示す縦断面
図である。図2において、燃焼器5は、燃焼室Cを形成
する内筒21とその外周を覆うハウジング22とを有
し、内筒21とハウジング22の間に空気通路23が形
成されている。この燃焼器5は単缶型であって、図1の
タービン6の径方向に突出して設けられており、遠心形
の2段圧縮機3,4から供給された圧縮空気CAが前記
空気通路23を燃焼器5の先端側に向かって流れ、内筒
21内で燃焼ガスGとなって燃焼器5の基端側に向かっ
て流れる。
図である。図2において、燃焼器5は、燃焼室Cを形成
する内筒21とその外周を覆うハウジング22とを有
し、内筒21とハウジング22の間に空気通路23が形
成されている。この燃焼器5は単缶型であって、図1の
タービン6の径方向に突出して設けられており、遠心形
の2段圧縮機3,4から供給された圧縮空気CAが前記
空気通路23を燃焼器5の先端側に向かって流れ、内筒
21内で燃焼ガスGとなって燃焼器5の基端側に向かっ
て流れる。
【0020】燃焼器5の頂部には、その中心にパイロッ
ト燃料を噴射するパイロットノズル24が設けられ、こ
のパイロットノイズ24の外方には、メイン燃料を噴射
する複数のメインノズル25が設けられている。パイロ
ットノズル24の前記燃焼室Cに臨む吐出位置の外周に
は、パイロット空気通路26が設けられている。また、
パイロット空気通路26には、このパイロット空気通路
26から燃焼室C内に流入する圧縮空気CAを旋回させ
る第1のスワーラ27が配置されている。
ト燃料を噴射するパイロットノズル24が設けられ、こ
のパイロットノイズ24の外方には、メイン燃料を噴射
する複数のメインノズル25が設けられている。パイロ
ットノズル24の前記燃焼室Cに臨む吐出位置の外周に
は、パイロット空気通路26が設けられている。また、
パイロット空気通路26には、このパイロット空気通路
26から燃焼室C内に流入する圧縮空気CAを旋回させ
る第1のスワーラ27が配置されている。
【0021】前記各メインノズル25の吐出位置には、
2段圧縮機3,4から供給された圧縮空気CAにメイン
ノズル25から噴射される燃料を混合して予混合気を作
る予混合室28がそれぞれ配置されている。この予混合
室28は予混合管29により形成されている。また、こ
の予混合管29の前記メインノズル25と対向する上流
側開口の周囲には、径方向に開口する環状の空気流入口
30が設けられている。この環状の空気流入口30に
は、流入空気を旋回させる第2のスワーラ31が配置さ
れている。燃焼器5の側壁には始動時のみ作動する点火
プラグ32が装着されている。
2段圧縮機3,4から供給された圧縮空気CAにメイン
ノズル25から噴射される燃料を混合して予混合気を作
る予混合室28がそれぞれ配置されている。この予混合
室28は予混合管29により形成されている。また、こ
の予混合管29の前記メインノズル25と対向する上流
側開口の周囲には、径方向に開口する環状の空気流入口
30が設けられている。この環状の空気流入口30に
は、流入空気を旋回させる第2のスワーラ31が配置さ
れている。燃焼器5の側壁には始動時のみ作動する点火
プラグ32が装着されている。
【0022】前記パイロットノイズ24からは始動時お
よび通常運転時のすべてにわたって液体燃料が噴射さ
れ、前記メインノズル25からは通常運転時のみ液体燃
料が噴射される。
よび通常運転時のすべてにわたって液体燃料が噴射さ
れ、前記メインノズル25からは通常運転時のみ液体燃
料が噴射される。
【0023】前記予混合管29は、図3(A)に示すよ
うに、加熱コイル35をシート状の絶縁部材34上に蒸
着形成してなるヒータフィルム33を多重に巻回したの
ち焼結して形成された加熱体20からなり、加熱コイル
35に接続された一対のリード線36,36が、加熱体
20から図3(B)に示すように引き出される。このよ
うな加熱体の製法は既に実用化されている。シート状の
絶縁部材34としてはセラミックスが適しており、例え
ばアルミナが好適である。前記加熱体20の一端開口部
に第2のスワーラ31を介してカバー19を取り付ける
ことにより、予混合管29が完成する。このように構成
することにより、加熱体20自身で予混合管29を容易
に形成でき、予混合管29に加熱体を取り付ける作業も
省略できる。また、シート状の絶縁部材34として、ア
ルミナ等のセラミックスを使用すれば、予混合管29に
十分な耐熱性を持たせることができる。
うに、加熱コイル35をシート状の絶縁部材34上に蒸
着形成してなるヒータフィルム33を多重に巻回したの
ち焼結して形成された加熱体20からなり、加熱コイル
35に接続された一対のリード線36,36が、加熱体
20から図3(B)に示すように引き出される。このよ
うな加熱体の製法は既に実用化されている。シート状の
絶縁部材34としてはセラミックスが適しており、例え
ばアルミナが好適である。前記加熱体20の一端開口部
に第2のスワーラ31を介してカバー19を取り付ける
ことにより、予混合管29が完成する。このように構成
することにより、加熱体20自身で予混合管29を容易
に形成でき、予混合管29に加熱体を取り付ける作業も
省略できる。また、シート状の絶縁部材34として、ア
ルミナ等のセラミックスを使用すれば、予混合管29に
十分な耐熱性を持たせることができる。
【0024】予混合管29に接続されたリード線36
は、図2に示すように、燃焼器5の内筒21およびハウ
ジング22に形成されたリード線挿通孔37,38を経
て燃焼器5外に引き出されて電源に接続される。ハウジ
ング22のリード線挿通孔38では、ブッシング39を
介してリード線36が挿通され、そのリード線挿通孔3
8の口縁からハウジング22の外径側に突出させた筒部
22aに、リード線挿通孔40aを有するキャップ40
が螺着される。キャップ40とブッシング39との間に
はOリング41が介在される。これにより、ハウジング
22におけるリード線36の挿通部が気密に封止されて
いる。
は、図2に示すように、燃焼器5の内筒21およびハウ
ジング22に形成されたリード線挿通孔37,38を経
て燃焼器5外に引き出されて電源に接続される。ハウジ
ング22のリード線挿通孔38では、ブッシング39を
介してリード線36が挿通され、そのリード線挿通孔3
8の口縁からハウジング22の外径側に突出させた筒部
22aに、リード線挿通孔40aを有するキャップ40
が螺着される。キャップ40とブッシング39との間に
はOリング41が介在される。これにより、ハウジング
22におけるリード線36の挿通部が気密に封止されて
いる。
【0025】次に、この実施形態の動作を説明する。図
1の2段圧縮機3,4からの圧縮空気CAは、空気通路
23を経てその一部が内筒21の希釈用空気孔42から
燃焼室C内へ流入し、他の一部が空気通路23から、図
2に示すパイロット空気通路26および第1のスワーラ
27を経て燃焼室C内へ入り、残りが第2のスワーラ3
1を経て予混合室28へ流入する。始動時には、第1の
スワーラ27によって旋回しながら内筒21内に吹き込
まれる空気流中に、パイロットノズル24から噴射され
て微粒化した液体パイロット燃料PFが混入されて霧化
し、これに点火プラグ32の火が着火して拡散燃焼領域
S1が形成される。
1の2段圧縮機3,4からの圧縮空気CAは、空気通路
23を経てその一部が内筒21の希釈用空気孔42から
燃焼室C内へ流入し、他の一部が空気通路23から、図
2に示すパイロット空気通路26および第1のスワーラ
27を経て燃焼室C内へ入り、残りが第2のスワーラ3
1を経て予混合室28へ流入する。始動時には、第1の
スワーラ27によって旋回しながら内筒21内に吹き込
まれる空気流中に、パイロットノズル24から噴射され
て微粒化した液体パイロット燃料PFが混入されて霧化
し、これに点火プラグ32の火が着火して拡散燃焼領域
S1が形成される。
【0026】始動後の通常運転では、メインノズル25
から予混合室28内に微粒化した液体メイン燃料MFが
噴射される。予混合室28内には圧縮空気CAが空気流
入口30から第2のスワーラ31を経て旋回しながら流
入し、メインノズル25から噴射されたメイン燃料MF
と混合して、一定の空燃比の混合気となり、予混合室2
8の内壁面(内面)により軸線方向に案内されて燃焼室
Cに送られ、拡散燃料領域S1の燃焼炎によって着火さ
れて燃焼し、拡散燃焼領域S1の外周から下流側へかけ
て広がる予混合燃焼領域S2を形成する。
から予混合室28内に微粒化した液体メイン燃料MFが
噴射される。予混合室28内には圧縮空気CAが空気流
入口30から第2のスワーラ31を経て旋回しながら流
入し、メインノズル25から噴射されたメイン燃料MF
と混合して、一定の空燃比の混合気となり、予混合室2
8の内壁面(内面)により軸線方向に案内されて燃焼室
Cに送られ、拡散燃料領域S1の燃焼炎によって着火さ
れて燃焼し、拡散燃焼領域S1の外周から下流側へかけ
て広がる予混合燃焼領域S2を形成する。
【0027】また、通常運転では、予混合管29を形成
する加熱体20の加熱コイル35に通電が行われ、予混
合室28の内壁面はカーボンが生成されない最低温度で
ある約600℃以上に加熱される。その結果、予混合室
28の内壁面への混合気の衝突によって例え燃料液滴が
粗大化しても、粗大化した燃料液滴は内壁面上で炭化し
て付着することなく蒸発し、内壁面へのカーボンの堆積
が防止される。また、燃料の蒸発によって燃料と空気の
混合が促進される結果、燃焼ガスG中のNOXおよびC
Oの量を低減できる。
する加熱体20の加熱コイル35に通電が行われ、予混
合室28の内壁面はカーボンが生成されない最低温度で
ある約600℃以上に加熱される。その結果、予混合室
28の内壁面への混合気の衝突によって例え燃料液滴が
粗大化しても、粗大化した燃料液滴は内壁面上で炭化し
て付着することなく蒸発し、内壁面へのカーボンの堆積
が防止される。また、燃料の蒸発によって燃料と空気の
混合が促進される結果、燃焼ガスG中のNOXおよびC
Oの量を低減できる。
【0028】図4は、本発明の第2の実施形態に係るガ
スタービンの単缶型燃焼器の要部の概略構成を示す正面
図である。この燃焼器では、燃焼室を構成する燃焼筒4
7の頂部中央に図示しないパイロットノズルが設けられ
るとともに、パイロットノズルを中心として、その周囲
に複数の予混合管49が配置されている。
スタービンの単缶型燃焼器の要部の概略構成を示す正面
図である。この燃焼器では、燃焼室を構成する燃焼筒4
7の頂部中央に図示しないパイロットノズルが設けられ
るとともに、パイロットノズルを中心として、その周囲
に複数の予混合管49が配置されている。
【0029】前記予混合管49は、図5に断面図で示す
ように、圧縮機3,4(図1)から供給される圧縮空気
CAに液体メイン燃料MFを混合して予混合気を作る予
混合室48を構成するものであって、管内にはメインノ
ズル50が配置されている。このメインノズル50は、
予混合管49の軸心上に位置する燃料供給管51と、こ
の燃料供給管51の下流端部から外径方向に放射状に突
出する複数の燃料インジェクタ52とからなり、燃料供
給管51から供給される液体メイン燃料MFが燃料イン
ジェクタ52に形成された複数の噴出孔52aから噴射
され、予混合管49内に供給される圧縮空気CAと混合
されて予混合気が形成される。
ように、圧縮機3,4(図1)から供給される圧縮空気
CAに液体メイン燃料MFを混合して予混合気を作る予
混合室48を構成するものであって、管内にはメインノ
ズル50が配置されている。このメインノズル50は、
予混合管49の軸心上に位置する燃料供給管51と、こ
の燃料供給管51の下流端部から外径方向に放射状に突
出する複数の燃料インジェクタ52とからなり、燃料供
給管51から供給される液体メイン燃料MFが燃料イン
ジェクタ52に形成された複数の噴出孔52aから噴射
され、予混合管49内に供給される圧縮空気CAと混合
されて予混合気が形成される。
【0030】また、前記各予混合管49は、燃焼筒47
の頂部において、燃焼筒47に対して所定の傾斜角度と
なるように配置されている。これにより、予混合管49
から噴出する予混合気の噴流は、燃焼室の内壁に衝突し
ながら旋回して、大きく強い循環流れが形成される。こ
のようにして形成される予混合燃焼領域が、始動時にパ
イロットノズルからの燃料によって形成される一次燃焼
領域の燃焼炎によって着火し燃焼するのは、先の実施形
態の場合と同様である。
の頂部において、燃焼筒47に対して所定の傾斜角度と
なるように配置されている。これにより、予混合管49
から噴出する予混合気の噴流は、燃焼室の内壁に衝突し
ながら旋回して、大きく強い循環流れが形成される。こ
のようにして形成される予混合燃焼領域が、始動時にパ
イロットノズルからの燃料によって形成される一次燃焼
領域の燃焼炎によって着火し燃焼するのは、先の実施形
態の場合と同様である。
【0031】さらに、前記各予混合管49も、先の実施
形態の場合と同様に、図3に示すように、加熱コイル3
5をシート状の絶縁部材34に蒸着形成してなるヒータ
フィルム33を多重に巻回して形成された加熱体20か
らなる。これにより、通常運転では、図5の予混合管4
9を形成する加熱体20の加熱コイル35に通電が行わ
れ、予混合室48の内壁面はカーボンが生成されない最
低温度である約600℃以上に加熱される。その結果、
予混合室48の内壁面へのカーボンの堆積が防止され、
さらに、燃焼ガスG中のNOX およびCOの量を低減で
きる。
形態の場合と同様に、図3に示すように、加熱コイル3
5をシート状の絶縁部材34に蒸着形成してなるヒータ
フィルム33を多重に巻回して形成された加熱体20か
らなる。これにより、通常運転では、図5の予混合管4
9を形成する加熱体20の加熱コイル35に通電が行わ
れ、予混合室48の内壁面はカーボンが生成されない最
低温度である約600℃以上に加熱される。その結果、
予混合室48の内壁面へのカーボンの堆積が防止され、
さらに、燃焼ガスG中のNOX およびCOの量を低減で
きる。
【0032】図6は、本発明の第3の実施形態に係るガ
スタービンの単缶型燃焼器の要部を示す縦断面図であ
る。この燃焼器55では、その頂部にパイロットノズル
64が設けられ、その外周にパイロット空気通路66が
設けられている。このパイロット空気通路66は、導入
口73を介して空気通路63に連通しており、出口に
は、空気通路63から送給される圧縮空気CAを旋回さ
せながら、燃焼器55の内筒61内へ流入させる環状の
第1のスワーラ65が配置されている。前記空気通路6
3は、燃焼室Cを形成する内筒61と、この外周を覆う
ハウジング62との間に形成され、圧縮機3,4(図
1)から供給される圧縮空気CAが、空気通路63を経
て燃焼器55の基端側に向かって流れる。
スタービンの単缶型燃焼器の要部を示す縦断面図であ
る。この燃焼器55では、その頂部にパイロットノズル
64が設けられ、その外周にパイロット空気通路66が
設けられている。このパイロット空気通路66は、導入
口73を介して空気通路63に連通しており、出口に
は、空気通路63から送給される圧縮空気CAを旋回さ
せながら、燃焼器55の内筒61内へ流入させる環状の
第1のスワーラ65が配置されている。前記空気通路6
3は、燃焼室Cを形成する内筒61と、この外周を覆う
ハウジング62との間に形成され、圧縮機3,4(図
1)から供給される圧縮空気CAが、空気通路63を経
て燃焼器55の基端側に向かって流れる。
【0033】前記パイロット空気通路65の外周には、
環状の予混合室67を構成する予混合管59が配置され
ている。この予混合室67は、前記内筒61の径方向外
方に向いて前記空気通路63に臨む環状の空気流入口6
7aを有している。この環状の空気流入口67aには、
流入空気を旋回させる第2のスワーラ68が装着され、
このスワーラ68の下流側に、予混合用の燃料を供給す
る複数のメインノズル69が周方向に等間隔に配置され
ている。前記パイロットノズル64からは始動時および
通常運転時のすべてにわたって液体燃料が噴射される。
環状の予混合室67を構成する予混合管59が配置され
ている。この予混合室67は、前記内筒61の径方向外
方に向いて前記空気通路63に臨む環状の空気流入口6
7aを有している。この環状の空気流入口67aには、
流入空気を旋回させる第2のスワーラ68が装着され、
このスワーラ68の下流側に、予混合用の燃料を供給す
る複数のメインノズル69が周方向に等間隔に配置され
ている。前記パイロットノズル64からは始動時および
通常運転時のすべてにわたって液体燃料が噴射される。
【0034】前記予混合管59の内周壁59bの下流端
部は、前記パイロットノズル64から噴射された燃料に
よる拡散燃焼領域S1の外周の一部を覆っており、この
拡散燃焼領域S1内の拡散燃焼炎によって、液体燃料の
炭化温度である約600℃よりも高温に加熱されるよう
に設定されている。燃焼器55の側壁には始動時のみ作
動する点火プラグ70が装着され、第2のスワーラ68
の外周、つまり空気流入口67aの上流側には、複数の
ガス燃料ノズル71が周方向に等間隔で配置されてい
る。
部は、前記パイロットノズル64から噴射された燃料に
よる拡散燃焼領域S1の外周の一部を覆っており、この
拡散燃焼領域S1内の拡散燃焼炎によって、液体燃料の
炭化温度である約600℃よりも高温に加熱されるよう
に設定されている。燃焼器55の側壁には始動時のみ作
動する点火プラグ70が装着され、第2のスワーラ68
の外周、つまり空気流入口67aの上流側には、複数の
ガス燃料ノズル71が周方向に等間隔で配置されてい
る。
【0035】前記パイロットノズル64にはパイロット
燃料通路74を介して液体パイロット燃料PFが、メイ
ンノズル69にはメイン燃料通路79を介してメイン燃
料MFが、ガス燃料ノズル71にはガス燃料通路81を
介してガス燃料GFが、それぞれ供給される。これら燃
料PF,MF,GFは図示しない燃料制御手段によって
制御される。前記メインノズル69の噴射口69aと反
対側の端部69bの開口からは、パイロット空気通路6
6の空気の一部が流入して燃料の微粒化を促進する。
燃料通路74を介して液体パイロット燃料PFが、メイ
ンノズル69にはメイン燃料通路79を介してメイン燃
料MFが、ガス燃料ノズル71にはガス燃料通路81を
介してガス燃料GFが、それぞれ供給される。これら燃
料PF,MF,GFは図示しない燃料制御手段によって
制御される。前記メインノズル69の噴射口69aと反
対側の端部69bの開口からは、パイロット空気通路6
6の空気の一部が流入して燃料の微粒化を促進する。
【0036】前記予混合管59の外周壁59aの外面す
なわち外周面には、図7に示すように、予混合管59の
内面をカーボン付着温度(約600℃以下)以上に加熱
する複数の加熱体80が周方向に並べて取り付けられて
いる。このような加熱体80を使用することにより、予
混合管59の形状を問わず、予混合管59に加熱体80
を容易に取り付けることができる。この加熱体80は、
図8に示すように、窒化珪素等のセラミックスからなる
絶縁部材82で加熱コイル83を覆ったものであり、板
状または棒状に形成されている。窒化珪素は、アルミナ
とは異なり、シート状にして巻回することは難しい。こ
のように、加熱体80の絶縁部材82として窒化珪素等
のセラミックスを採用することにより、加熱体80に十
分な耐熱性を付与することができる。加熱体80の一対
のリード線84,84は、加熱体80,80同志の間で
並列接続され、端部が図2に示す第1の実施形態の場合
と同様の構成により、燃焼器55の外側に引き出されて
電源に接続される。
なわち外周面には、図7に示すように、予混合管59の
内面をカーボン付着温度(約600℃以下)以上に加熱
する複数の加熱体80が周方向に並べて取り付けられて
いる。このような加熱体80を使用することにより、予
混合管59の形状を問わず、予混合管59に加熱体80
を容易に取り付けることができる。この加熱体80は、
図8に示すように、窒化珪素等のセラミックスからなる
絶縁部材82で加熱コイル83を覆ったものであり、板
状または棒状に形成されている。窒化珪素は、アルミナ
とは異なり、シート状にして巻回することは難しい。こ
のように、加熱体80の絶縁部材82として窒化珪素等
のセラミックスを採用することにより、加熱体80に十
分な耐熱性を付与することができる。加熱体80の一対
のリード線84,84は、加熱体80,80同志の間で
並列接続され、端部が図2に示す第1の実施形態の場合
と同様の構成により、燃焼器55の外側に引き出されて
電源に接続される。
【0037】この実施形態の場合でも、通常運転におい
て、予混合管59の外周壁59aに取り付けられる加熱
体80の加熱コイル83に通電が行われ、予混合管59
の外周壁59aの内壁面はカーボンが生成されない最低
温度である約600℃以上に加熱される。その結果、予
混合管59の外周壁59a内面へのカーボンの堆積が防
止され、さらに、燃焼ガスG中のNOX およびCOの量
を低減できる。
て、予混合管59の外周壁59aに取り付けられる加熱
体80の加熱コイル83に通電が行われ、予混合管59
の外周壁59aの内壁面はカーボンが生成されない最低
温度である約600℃以上に加熱される。その結果、予
混合管59の外周壁59a内面へのカーボンの堆積が防
止され、さらに、燃焼ガスG中のNOX およびCOの量
を低減できる。
【0038】また、予混合管59の内周壁59bも拡散
燃焼領域S1の燃焼炎によってカーボンが生成されない
最低温度である約600℃以上に加熱されるので、やは
り、カーボンの堆積が防止され、かつ、NOX およびC
Oの量が低減される。さらに、メインノズル69の燃料
噴出口69aが予混合管59の外周壁59aと内周壁5
9bの中間部、つまり両周壁59a,59bから離れた
位置に配置されているから、噴出された燃料がこれら両
周壁59a,59bに付着しにくくなり、この点からも
壁面へのカーボン付着が抑制される。
燃焼領域S1の燃焼炎によってカーボンが生成されない
最低温度である約600℃以上に加熱されるので、やは
り、カーボンの堆積が防止され、かつ、NOX およびC
Oの量が低減される。さらに、メインノズル69の燃料
噴出口69aが予混合管59の外周壁59aと内周壁5
9bの中間部、つまり両周壁59a,59bから離れた
位置に配置されているから、噴出された燃料がこれら両
周壁59a,59bに付着しにくくなり、この点からも
壁面へのカーボン付着が抑制される。
【0039】なお、前記各実施形態では、単缶型の燃焼
器について説明したが、多缶型であってもよく、また、
ガスタービンの径方向に突出するタイプでなく、軸方向
に向いたタイプであってもよい。
器について説明したが、多缶型であってもよく、また、
ガスタービンの径方向に突出するタイプでなく、軸方向
に向いたタイプであってもよい。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明のガスタービンの
燃焼器によれば、加熱コイルへの通電により、予混合室
の壁面を、カーボン付着温度以上に加熱できるので、そ
の壁面へのカーボンの付着を防止でき、かつ、燃焼ガス
中のNOX およびCOの量を低減できる。
燃焼器によれば、加熱コイルへの通電により、予混合室
の壁面を、カーボン付着温度以上に加熱できるので、そ
の壁面へのカーボンの付着を防止でき、かつ、燃焼ガス
中のNOX およびCOの量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃焼器を備えた
ガスタービンの概略構成を示す縦断面図である。
ガスタービンの概略構成を示す縦断面図である。
【図2】同燃焼器の頭部の構成を示す縦断面図である。
【図3】(A)は同燃焼器の予混合管を構成する加熱体
の組立方法を示す斜視図、(B)は同加熱体の斜視図で
ある。
の組立方法を示す斜視図、(B)は同加熱体の斜視図で
ある。
【図4】本発明の第2の実施形態に係るガスタービンの
燃焼器の概略構成を示す側面図である。
燃焼器の概略構成を示す側面図である。
【図5】同燃焼器における予混合管の縦断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係るガスタービンの
燃焼器の頭部の構成を示す縦断面図である。
燃焼器の頭部の構成を示す縦断面図である。
【図7】同燃焼器における予燃焼管への加熱体の取付状
態を示す斜視図である。
態を示す斜視図である。
【図8】同加熱体の斜視図である。
1…ガスタービン、3,4…2段圧縮機、5…燃焼器、
20…加熱体、28…予混合室、29…予混合管、33
…ヒータフィルム、34…絶縁部材、35…加熱コイ
ル、48…予混合室、49…予混合管、55…燃焼器、
59…予混合管、67…予混合室、80…加熱体、82
…絶縁部材、83…加熱コイル、C…燃焼室、CA…圧
縮空気、PF…液体パイロット燃料、MF…液体メイン
燃料
20…加熱体、28…予混合室、29…予混合管、33
…ヒータフィルム、34…絶縁部材、35…加熱コイ
ル、48…予混合室、49…予混合管、55…燃焼器、
59…予混合管、67…予混合室、80…加熱体、82
…絶縁部材、83…加熱コイル、C…燃焼室、CA…圧
縮空気、PF…液体パイロット燃料、MF…液体メイン
燃料
Claims (5)
- 【請求項1】 圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を
混合して予混合気を作る予混合室と、予混合室からの予
混合気を燃焼させる燃焼室とを備え、 前記予混合室を形成する予混合管が、加熱コイルを絶縁
部材で覆った加熱体により形成されているガスタービン
の燃焼器。 - 【請求項2】 請求項1において、前記加熱体は、加熱
コイルをシート状の絶縁部材上に形成してなるヒータフ
ィルムが多重に巻回されて形成されているガスタービン
の燃焼器。 - 【請求項3】 圧縮機から供給される圧縮空気に燃料を
混合して予混合気を作る予混合室と、予混合室からの予
混合気を燃焼させる燃焼室とを備え、 前記予混合室を形成する予混合管の外周面に、管の内面
をカーボン付着温度以上に加熱する加熱体が取り付けら
れており、 前記加熱体は、加熱コイルを絶縁部材で覆ってなるもの
であるガスタービンの燃焼器。 - 【請求項4】 請求項3において、前記加熱体は、板状
または棒状に形成されて、その複数が予混合管の外周面
に周方向に並べて配置されているガスタービンの燃焼
器。 - 【請求項5】 請求項1から4のいずれかにおいて、前
記加熱体の絶縁部材はセラミックスからなるガスタービ
ンの燃焼器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11016466A JP3034859B1 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | ガスタ―ビンの燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11016466A JP3034859B1 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | ガスタ―ビンの燃焼器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP3034859B1 true JP3034859B1 (ja) | 2000-04-17 |
JP2000213748A JP2000213748A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11917045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11016466A Expired - Lifetime JP3034859B1 (ja) | 1999-01-26 | 1999-01-26 | ガスタ―ビンの燃焼器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3034859B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200484761Y1 (ko) * | 2015-09-22 | 2017-10-23 | 안해연 | 인쇄용지 컷팅장치 |
RU2699161C1 (ru) * | 2018-11-19 | 2019-09-03 | Валерий Николаевич Сиротин | Камера сгорания для турбореактивного трехконтурного двигателя с двумя турбинами высокого давления |
WO2023140180A1 (ja) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービン |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6405523B1 (en) * | 2000-09-29 | 2002-06-18 | General Electric Company | Method and apparatus for decreasing combustor emissions |
BRPI0518830B1 (pt) * | 2004-12-08 | 2019-06-04 | Lpp Combustion,Llc | Método e aparelho para condicionar combustíveis de hidrocarbono líquido |
US8186165B2 (en) * | 2009-03-16 | 2012-05-29 | General Electric Company | Turbine fuel nozzle having heat control |
RU2670483C1 (ru) * | 2017-11-22 | 2018-10-23 | Валерий Николаевич Сиротин | Камера сгорания газотурбинного двигателя |
-
1999
- 1999-01-26 JP JP11016466A patent/JP3034859B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR200484761Y1 (ko) * | 2015-09-22 | 2017-10-23 | 안해연 | 인쇄용지 컷팅장치 |
RU2699161C1 (ru) * | 2018-11-19 | 2019-09-03 | Валерий Николаевич Сиротин | Камера сгорания для турбореактивного трехконтурного двигателя с двумя турбинами высокого давления |
WO2023140180A1 (ja) * | 2022-01-21 | 2023-07-27 | 三菱重工業株式会社 | 燃焼器及びガスタービン |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000213748A (ja) | 2000-08-02 |
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