JP3457907B2 - デュアルフュエルノズル - Google Patents
デュアルフュエルノズルInfo
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- JP3457907B2 JP3457907B2 JP36725598A JP36725598A JP3457907B2 JP 3457907 B2 JP3457907 B2 JP 3457907B2 JP 36725598 A JP36725598 A JP 36725598A JP 36725598 A JP36725598 A JP 36725598A JP 3457907 B2 JP3457907 B2 JP 3457907B2
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- injection hole
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- injection
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
- F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
- F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/002—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or liquid fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D2210/00—Noise abatement
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器等の燃焼室内にガス燃料と液体燃料とを噴射可能なデ
ュアルフュエルノズルに関する。
器等の燃焼室内にガス燃料と液体燃料とを噴射可能なデ
ュアルフュエルノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン等、必要に応じてガス燃料
と液体燃料とを使用する機関では、１つのノズルでガス
燃料と液体燃料との両方を燃焼室（燃焼器）に供給可能
なデュアルフュエルノズルが使用される。通常、デュア
ルフュエルノズルはガス燃料用と液体燃料用のそれぞれ
互いに独立した専用の噴射孔と、更に液体燃料使用時に
噴射された燃料の微粒化を図り排気煙を低減するために
のアトマイジングスチームや水を噴射するアトマイズ孔
が設けられている。
と液体燃料とを使用する機関では、１つのノズルでガス
燃料と液体燃料との両方を燃焼室（燃焼器）に供給可能
なデュアルフュエルノズルが使用される。通常、デュア
ルフュエルノズルはガス燃料用と液体燃料用のそれぞれ
互いに独立した専用の噴射孔と、更に液体燃料使用時に
噴射された燃料の微粒化を図り排気煙を低減するために
のアトマイジングスチームや水を噴射するアトマイズ孔
が設けられている。
【０００３】図３は、従来の一般的なガスタービン用デ
ュアルフュエルノズルの構造を示す断面図、図４は図３
のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。図３において、３はデ
ュアルフュエルノズル、１は燃焼器内筒を示す。デュア
ルフュエルノズル３先端には、中央に液体燃料用噴射孔
（チップ孔）９を有するノズルチップ６が配置され、ノ
ズルチップ６周囲にそれぞれ複数のアトマイズ孔１０、
ガス燃料用噴射孔７が同心円状（図４参照）に配置され
た構成とされている。また、内筒１とノズル３との間に
は燃焼用空気の旋回流を形成するスワーラ２が設けられ
ている。
ュアルフュエルノズルの構造を示す断面図、図４は図３
のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。図３において、３はデ
ュアルフュエルノズル、１は燃焼器内筒を示す。デュア
ルフュエルノズル３先端には、中央に液体燃料用噴射孔
（チップ孔）９を有するノズルチップ６が配置され、ノ
ズルチップ６周囲にそれぞれ複数のアトマイズ孔１０、
ガス燃料用噴射孔７が同心円状（図４参照）に配置され
た構成とされている。また、内筒１とノズル３との間に
は燃焼用空気の旋回流を形成するスワーラ２が設けられ
ている。
【０００４】燃焼用空気は空気通路２ａからスワーラ２
を通過し、旋回流となって内筒１内に供給される。ガス
燃料使用時には、燃料はノズル３のガス燃料用通路７ａ
を通ってガス燃料用噴射孔７から燃焼器内筒１に噴射さ
れ、燃焼用空気とともに内筒１内に拡散炎８を形成す
る。また、液体燃料使用時には燃料は液体燃料用通路６
ａを通ってノズルチップ６のチップ孔９から燃焼用空気
の旋回流中に噴射され拡散炎８を形成する。更に、液体
燃料使用時には噴射された燃料の微粒化のためにチップ
孔９周囲のアトマイズ孔１０からスチームもしくは水が
噴射される。
を通過し、旋回流となって内筒１内に供給される。ガス
燃料使用時には、燃料はノズル３のガス燃料用通路７ａ
を通ってガス燃料用噴射孔７から燃焼器内筒１に噴射さ
れ、燃焼用空気とともに内筒１内に拡散炎８を形成す
る。また、液体燃料使用時には燃料は液体燃料用通路６
ａを通ってノズルチップ６のチップ孔９から燃焼用空気
の旋回流中に噴射され拡散炎８を形成する。更に、液体
燃料使用時には噴射された燃料の微粒化のためにチップ
孔９周囲のアトマイズ孔１０からスチームもしくは水が
噴射される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のデュ
アルフュエルノズルでは、特に低燃料噴射量時に燃焼振
動が生じやすくなる問題がある。ガスタービン等の機関
では、低負荷から高負荷まで広い範囲の負荷に応じて燃
料噴射量を変える必要がある。このため、従来のデュア
ルフュエルノズルでは高負荷運転時に多量の燃料を供給
できるように噴射孔の径を充分に大きく設定する必要が
あった。このように大径の噴射孔を用いた場合、低負荷
運転時に燃料噴射量を絞るためには燃料供給圧力を大き
く低下させることが必要となり、燃焼室内圧力と燃料供
給圧力との圧力差、すなわち燃料噴射孔前後の差圧が低
下してしまう問題が生じる。
アルフュエルノズルでは、特に低燃料噴射量時に燃焼振
動が生じやすくなる問題がある。ガスタービン等の機関
では、低負荷から高負荷まで広い範囲の負荷に応じて燃
料噴射量を変える必要がある。このため、従来のデュア
ルフュエルノズルでは高負荷運転時に多量の燃料を供給
できるように噴射孔の径を充分に大きく設定する必要が
あった。このように大径の噴射孔を用いた場合、低負荷
運転時に燃料噴射量を絞るためには燃料供給圧力を大き
く低下させることが必要となり、燃焼室内圧力と燃料供
給圧力との圧力差、すなわち燃料噴射孔前後の差圧が低
下してしまう問題が生じる。
【０００６】燃料噴射孔前後差圧が小さくなると燃焼室
圧力のわずかな変動に対しても燃料噴射量が変動するよ
うになる。また、燃料噴射量が変化すると燃焼室圧力
（燃焼圧）はそれに応じて変化する。このため、燃焼室
圧力の変動周期が燃料供給系の流体力学的固有振動数と
一致したような場合振動燃焼が生じ、燃焼が不安定にな
るとともに、燃焼室の圧力の周期的変動による振動や騒
音が発生する低サイクル燃焼振動が起きる問題がある。
この差圧低下による燃焼振動はガス燃料使用時、液体燃
料使用時とも低燃料噴射量時に発生しやすくなる。
圧力のわずかな変動に対しても燃料噴射量が変動するよ
うになる。また、燃料噴射量が変化すると燃焼室圧力
（燃焼圧）はそれに応じて変化する。このため、燃焼室
圧力の変動周期が燃料供給系の流体力学的固有振動数と
一致したような場合振動燃焼が生じ、燃焼が不安定にな
るとともに、燃焼室の圧力の周期的変動による振動や騒
音が発生する低サイクル燃焼振動が起きる問題がある。
この差圧低下による燃焼振動はガス燃料使用時、液体燃
料使用時とも低燃料噴射量時に発生しやすくなる。
【０００７】また、燃焼器内で予混合燃焼を行うことに
より、燃焼温度を低下させＮＯX 生成を低減する低ＮＯ
X 燃焼器のパイロットバーナとして、このようなデュア
ルフュエルノズルを使用した場合には、上記燃焼振動の
発生を防止するためパイロットバーナからの燃料噴射量
をある程度以上に維持する必要が生じ、パイロット比
（全体の燃料噴射量に対するパイロットバーナからの燃
料噴射量の比率）を大きく低下させることができなくな
る。この場合、パイロットバーナから噴射された燃料は
拡散燃焼するため比較的燃焼温度が高くＮＯX が生成さ
れやすい。このため、従来のデュアルフュエルノズルを
低ＮＯX 燃焼器に使用した場合には、パイロット比を充
分に低減できず、パイロットバーナの燃焼によるＮＯX
を充分に低減できない問題が生じる。
より、燃焼温度を低下させＮＯX 生成を低減する低ＮＯ
X 燃焼器のパイロットバーナとして、このようなデュア
ルフュエルノズルを使用した場合には、上記燃焼振動の
発生を防止するためパイロットバーナからの燃料噴射量
をある程度以上に維持する必要が生じ、パイロット比
（全体の燃料噴射量に対するパイロットバーナからの燃
料噴射量の比率）を大きく低下させることができなくな
る。この場合、パイロットバーナから噴射された燃料は
拡散燃焼するため比較的燃焼温度が高くＮＯX が生成さ
れやすい。このため、従来のデュアルフュエルノズルを
低ＮＯX 燃焼器に使用した場合には、パイロット比を充
分に低減できず、パイロットバーナの燃焼によるＮＯX
を充分に低減できない問題が生じる。
【０００８】更に、従来のデュアルフュエルノズルで
は、ガス燃料用噴射孔と液体燃料用噴射孔とに加え液体
燃料の微粒化のためのスチームや水噴射のためのアトマ
イズ孔が必要となるため、ノズルの構造が複雑になる問
題がある。本発明は上記問題に鑑み、ガス燃料使用時、
液体燃料使用時ともに低燃料噴射量時の燃焼振動を低減
することが可能であり、しかもノズル構造を簡素化する
ことが可能なデュアルフュエルノズルを提供することを
目的としている。
は、ガス燃料用噴射孔と液体燃料用噴射孔とに加え液体
燃料の微粒化のためのスチームや水噴射のためのアトマ
イズ孔が必要となるため、ノズルの構造が複雑になる問
題がある。本発明は上記問題に鑑み、ガス燃料使用時、
液体燃料使用時ともに低燃料噴射量時の燃焼振動を低減
することが可能であり、しかもノズル構造を簡素化する
ことが可能なデュアルフュエルノズルを提供することを
目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、燃焼室内にガス燃料と液体燃料との両方を噴射
可能なデュアルフュエルノズルであって、第１の噴射孔
と、該第１の噴射孔より小径の第２の噴射孔を備え、ガ
ス燃料使用時には、噴射燃料量に応じて前記第１の噴射
孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴射孔から燃料を噴
射し、液体燃料使用時には、前記第２の噴射孔から燃料
と水蒸気との混合物を噴射する、デュアルフュエルノズ
ルが提供される。
よれば、燃焼室内にガス燃料と液体燃料との両方を噴射
可能なデュアルフュエルノズルであって、第１の噴射孔
と、該第１の噴射孔より小径の第２の噴射孔を備え、ガ
ス燃料使用時には、噴射燃料量に応じて前記第１の噴射
孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴射孔から燃料を噴
射し、液体燃料使用時には、前記第２の噴射孔から燃料
と水蒸気との混合物を噴射する、デュアルフュエルノズ
ルが提供される。
【００１０】すなわち、本発明のデュアルフュエルノズ
ルでは、第１の噴射孔と第１の噴射孔より小径の第２の
噴射孔とが設けられており、ガス燃料使用時には燃料噴
射量に応じてこれらの噴射孔の両方もしくは一方が使用
される。例えば燃料噴射量が大きい場合には第１と第２
の噴射孔から燃料が噴射されるため、燃料噴射量を大き
く設定することができる。また、中程度の燃料噴射量で
は第１の噴射孔のみが使用され、燃料噴射量が小さい場
合には小径の第２の噴射孔のみが使用される。低燃料噴
射量時に流路抵抗の大きい小径の第２の噴射孔から燃料
を噴射することにより、噴射孔前後差圧を充分に大きく
維持することができ、燃焼室内圧力変動に対する燃料噴
射量の変動の感度が小さくなる。
ルでは、第１の噴射孔と第１の噴射孔より小径の第２の
噴射孔とが設けられており、ガス燃料使用時には燃料噴
射量に応じてこれらの噴射孔の両方もしくは一方が使用
される。例えば燃料噴射量が大きい場合には第１と第２
の噴射孔から燃料が噴射されるため、燃料噴射量を大き
く設定することができる。また、中程度の燃料噴射量で
は第１の噴射孔のみが使用され、燃料噴射量が小さい場
合には小径の第２の噴射孔のみが使用される。低燃料噴
射量時に流路抵抗の大きい小径の第２の噴射孔から燃料
を噴射することにより、噴射孔前後差圧を充分に大きく
維持することができ、燃焼室内圧力変動に対する燃料噴
射量の変動の感度が小さくなる。
【００１１】また、液体燃料使用時には、燃料は予めス
チームと混合した状態で小径の第２の噴射孔から噴射さ
れる。このため、低燃料噴射量の場合にも、液体燃料の
みを噴射する場合にくらべて噴射孔を通過する燃料の流
速は大幅に高くなり、低燃料噴射量時にも噴射孔前後差
圧が充分に高く維持される。更に、予めスチームと混合
した状態で液体燃料を小径の第２の噴射孔から噴射する
ため、独立したアトマイズ孔が不要になるとともに、噴
射孔を通過する燃料流速が増大し燃料の微粒化が促進さ
れるようになる。
チームと混合した状態で小径の第２の噴射孔から噴射さ
れる。このため、低燃料噴射量の場合にも、液体燃料の
みを噴射する場合にくらべて噴射孔を通過する燃料の流
速は大幅に高くなり、低燃料噴射量時にも噴射孔前後差
圧が充分に高く維持される。更に、予めスチームと混合
した状態で液体燃料を小径の第２の噴射孔から噴射する
ため、独立したアトマイズ孔が不要になるとともに、噴
射孔を通過する燃料流速が増大し燃料の微粒化が促進さ
れるようになる。
【００１２】請求項２に記載の発明によれば、ガスター
ビン燃焼器内にガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能
なガスタービン燃焼器用デュアルフュエルノズルであっ
て、第１の噴射孔と、該第１の噴射孔より小径の第２の
噴射孔を備え、ガス燃料使用時には、噴射燃料量に応じ
て前記第１の噴射孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴
射孔から燃料を噴射し、液体燃料使用時には、前記第２
の噴射孔から燃料と水蒸気との混合物を噴射する、ガス
タービン燃焼器用デュアルフュエルノズルが提供され
る。
ビン燃焼器内にガス燃料と液体燃料との両方を噴射可能
なガスタービン燃焼器用デュアルフュエルノズルであっ
て、第１の噴射孔と、該第１の噴射孔より小径の第２の
噴射孔を備え、ガス燃料使用時には、噴射燃料量に応じ
て前記第１の噴射孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴
射孔から燃料を噴射し、液体燃料使用時には、前記第２
の噴射孔から燃料と水蒸気との混合物を噴射する、ガス
タービン燃焼器用デュアルフュエルノズルが提供され
る。
【００１３】すなわち、請求項２に記載の発明では、請
求項１のデュアルフュエルノズルがガスタービン燃焼器
用に用いられる。これにより、請求項１と共通の効果を
得られる他、本発明のデュアルフュエルノズルを予混合
燃焼を行うガスタービン燃焼器のパイロットバーナーと
して使用した場合にはパイロット比を低下させて燃焼器
で発生するＮＯX 量を低下させることが可能となる。更
に、請求項３に記載の発明によれば、複数個の前記第１
の噴射孔と第２の噴射孔とが、ノズル先端にそれぞれ同
心円上に配置された、請求項１または請求項２に記載の
デュアルフュエルノズルが提供される。
求項１のデュアルフュエルノズルがガスタービン燃焼器
用に用いられる。これにより、請求項１と共通の効果を
得られる他、本発明のデュアルフュエルノズルを予混合
燃焼を行うガスタービン燃焼器のパイロットバーナーと
して使用した場合にはパイロット比を低下させて燃焼器
で発生するＮＯX 量を低下させることが可能となる。更
に、請求項３に記載の発明によれば、複数個の前記第１
の噴射孔と第２の噴射孔とが、ノズル先端にそれぞれ同
心円上に配置された、請求項１または請求項２に記載の
デュアルフュエルノズルが提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明のデュアルフュエル
ノズルの一実施形態を示す断面図である。図１におい
て、図３、図４と同一の参照符号は同様の要素を示すも
のとする。本実施形態では、デュアルフュエルノズル３
には大径の第１の噴射孔４及びそれに接続される第１の
燃料通路４ａ、及び小径の第２の噴射孔５及びそれに接
続される第２の燃料通路５ａが設けられている。図２
は、図１、ＩＩ−ＩＩ方向矢視図を示す。図２に示すよ
うに、第１の噴射孔、第２の噴射孔５はそれぞれ複数個
が同心円状に配置されている。
ノズルの一実施形態を示す断面図である。図１におい
て、図３、図４と同一の参照符号は同様の要素を示すも
のとする。本実施形態では、デュアルフュエルノズル３
には大径の第１の噴射孔４及びそれに接続される第１の
燃料通路４ａ、及び小径の第２の噴射孔５及びそれに接
続される第２の燃料通路５ａが設けられている。図２
は、図１、ＩＩ−ＩＩ方向矢視図を示す。図２に示すよ
うに、第１の噴射孔、第２の噴射孔５はそれぞれ複数個
が同心円状に配置されている。
【００１５】本実施形態では、大径の第１の噴射孔４及
び第１の燃料通路４ａはガス燃料専用とされ、小径の第
２の噴射孔５及び第２の燃料通路５ａは必要に応じてガ
ス燃料と液体燃料とに使用される。すなわち、ガス燃料
使用時には燃料流量に応じて、例えば大燃料噴射量の場
合には第１と第２の噴射孔の両方から燃料が噴射され、
中程度の燃料噴射量の場合には第１の噴射孔のみから、
燃料噴射量が小さい場合には第２の噴射孔から、それぞ
れガス燃料が噴射される。このように、燃料噴射量に応
じて噴射孔を使用することにより、燃料噴射量に応じて
流路断面積を設定できることになるため、大流量の燃料
を噴射する場合には流路面積が大きくなり（第１と第２
の両方の噴射孔を使用）流路抵抗が極端に大きくなるこ
とが防止されるので大流量の燃料を安定して供給するこ
とが可能となる。また、低流量時には第１の噴射孔のみ
を使用するため、流路面積を低下させ低流量にもかかわ
らず、噴射孔前後差圧を大きく維持することが可能とな
る。
び第１の燃料通路４ａはガス燃料専用とされ、小径の第
２の噴射孔５及び第２の燃料通路５ａは必要に応じてガ
ス燃料と液体燃料とに使用される。すなわち、ガス燃料
使用時には燃料流量に応じて、例えば大燃料噴射量の場
合には第１と第２の噴射孔の両方から燃料が噴射され、
中程度の燃料噴射量の場合には第１の噴射孔のみから、
燃料噴射量が小さい場合には第２の噴射孔から、それぞ
れガス燃料が噴射される。このように、燃料噴射量に応
じて噴射孔を使用することにより、燃料噴射量に応じて
流路断面積を設定できることになるため、大流量の燃料
を噴射する場合には流路面積が大きくなり（第１と第２
の両方の噴射孔を使用）流路抵抗が極端に大きくなるこ
とが防止されるので大流量の燃料を安定して供給するこ
とが可能となる。また、低流量時には第１の噴射孔のみ
を使用するため、流路面積を低下させ低流量にもかかわ
らず、噴射孔前後差圧を大きく維持することが可能とな
る。
【００１６】このようにガス燃料使用時の低燃料噴射量
時にも噴射孔前後差圧を高く維持することにより、燃焼
室内圧力が変動した場合でも燃料噴射量の変化が少なく
なり安定した燃焼が得られるようになり、燃焼振動が生
じることが防止される。また、本実施形態では液体燃料
使用時には、予めスチームと燃料とを混合した状態で第
２の燃料通路に供給する。このため、液体燃料のみを第
２の噴射孔から噴射する場合に較べ、燃料の流速が大幅
に増大するようになり、低燃料噴射量時にも充分に大き
な噴射孔差圧が確保できるようになる。これにより、液
体燃料使用時にも低燃料噴射量時の燃焼振動が生じるこ
とが防止される。
時にも噴射孔前後差圧を高く維持することにより、燃焼
室内圧力が変動した場合でも燃料噴射量の変化が少なく
なり安定した燃焼が得られるようになり、燃焼振動が生
じることが防止される。また、本実施形態では液体燃料
使用時には、予めスチームと燃料とを混合した状態で第
２の燃料通路に供給する。このため、液体燃料のみを第
２の噴射孔から噴射する場合に較べ、燃料の流速が大幅
に増大するようになり、低燃料噴射量時にも充分に大き
な噴射孔差圧が確保できるようになる。これにより、液
体燃料使用時にも低燃料噴射量時の燃焼振動が生じるこ
とが防止される。
【００１７】また、上記のように液体燃料使用時にスチ
ームと燃料とを予め混合した状態でノズルに供給するよ
うにしたことにより、アトマイジング用スチームや水を
噴射するためのアトマイズ孔（図３、図４参照符号１
０）を設ける必要がなくなるため、ノズル構造が大幅に
簡素化されるようになる。なお、第１と第２の噴射孔及
び燃料通路の径、それぞれの噴射孔を使用する燃料流量
範囲は、ガス燃料及び液体燃料の全流量範囲にわたって
燃焼振動を防止するのに充分な差圧が得られるように実
験等により設定することが好ましい。
ームと燃料とを予め混合した状態でノズルに供給するよ
うにしたことにより、アトマイジング用スチームや水を
噴射するためのアトマイズ孔（図３、図４参照符号１
０）を設ける必要がなくなるため、ノズル構造が大幅に
簡素化されるようになる。なお、第１と第２の噴射孔及
び燃料通路の径、それぞれの噴射孔を使用する燃料流量
範囲は、ガス燃料及び液体燃料の全流量範囲にわたって
燃焼振動を防止するのに充分な差圧が得られるように実
験等により設定することが好ましい。
【００１８】図５、図６は、図１のデュアルフュエルノ
ズルをガスタービンの予混合燃焼型の燃焼器に使用した
実施形態の燃焼器断面図を示す。図５、図６において、
図１と同じ参照符号は図１と同一の要素を示している。
図５において、デュアルフュエルノズル３は燃焼器１０
の内筒１中心軸線上に配置され、パイロットバーナーと
して機能している。また、デュアルフュエルノズル３の
周囲には複数のメインノズル１３が配置されている。パ
イロットバーナー（デュアルフュエルノズル）３とメイ
ンノズル１３との間には円錐状のコーン１５が設けられ
ている。各メインノズル１３から噴射された燃料はメイ
ンノズル用スワーラー１３ａを通過した燃焼用空気と混
合し、パイロットバーナー３により形成された火災８に
より燃焼する。図６に示すように、本実施形態では燃焼
器内筒１は尾筒１７に接続されており、燃焼後の高温高
圧の燃焼ガスは尾筒１７を通ってタービン静翼１９から
タービン（図示せず）に導かれる。
ズルをガスタービンの予混合燃焼型の燃焼器に使用した
実施形態の燃焼器断面図を示す。図５、図６において、
図１と同じ参照符号は図１と同一の要素を示している。
図５において、デュアルフュエルノズル３は燃焼器１０
の内筒１中心軸線上に配置され、パイロットバーナーと
して機能している。また、デュアルフュエルノズル３の
周囲には複数のメインノズル１３が配置されている。パ
イロットバーナー（デュアルフュエルノズル）３とメイ
ンノズル１３との間には円錐状のコーン１５が設けられ
ている。各メインノズル１３から噴射された燃料はメイ
ンノズル用スワーラー１３ａを通過した燃焼用空気と混
合し、パイロットバーナー３により形成された火災８に
より燃焼する。図６に示すように、本実施形態では燃焼
器内筒１は尾筒１７に接続されており、燃焼後の高温高
圧の燃焼ガスは尾筒１７を通ってタービン静翼１９から
タービン（図示せず）に導かれる。
【００１９】図７は、図１のデュアルフュエルノズル３
をガスタービンの拡散燃焼型の燃焼器に使用した実施形
態の燃焼器断面図を示す。図７において、図１と同じ参
照符号は図１と同一の要素を示している。この場合、デ
ュアルフュエルノズル３はメインノズルとして機能し、
図１の内筒１には尾筒１７が直接接続された構成とな
る。
をガスタービンの拡散燃焼型の燃焼器に使用した実施形
態の燃焼器断面図を示す。図７において、図１と同じ参
照符号は図１と同一の要素を示している。この場合、デ
ュアルフュエルノズル３はメインノズルとして機能し、
図１の内筒１には尾筒１７が直接接続された構成とな
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明のデュアルフュエルノズルによれ
ば、ガス燃料使用時と液体燃料使用時との両方で低燃料
噴射量時に充分な噴射孔差圧を得ることができるため、
低燃料噴射量時に燃焼振動が発生することを防止するこ
とが可能となる。また、この結果、本発明のデュアルフ
ュエルノズルをガスタービン等の低ＮＯ X 燃焼器のパイ
ロットバーナとして使用した場合には、パイロット比を
低減し燃焼によるＮＯX を更に低減することが可能とな
る。
ば、ガス燃料使用時と液体燃料使用時との両方で低燃料
噴射量時に充分な噴射孔差圧を得ることができるため、
低燃料噴射量時に燃焼振動が発生することを防止するこ
とが可能となる。また、この結果、本発明のデュアルフ
ュエルノズルをガスタービン等の低ＮＯ X 燃焼器のパイ
ロットバーナとして使用した場合には、パイロット比を
低減し燃焼によるＮＯX を更に低減することが可能とな
る。
【００２１】更に、液体燃料使用時には予めスチームと
燃料とを混合した状態で小径の第２の噴射孔から噴射す
るようにしたことにより、低燃料噴射量時の噴射孔差圧
を高く維持できるだけでなく、ノズルにアトマイジング
流体を噴射するアトマイズ孔を設ける必要がなくなり、
ノズルの構造が大幅に簡素化される。
燃料とを混合した状態で小径の第２の噴射孔から噴射す
るようにしたことにより、低燃料噴射量時の噴射孔差圧
を高く維持できるだけでなく、ノズルにアトマイジング
流体を噴射するアトマイズ孔を設ける必要がなくなり、
ノズルの構造が大幅に簡素化される。
【図１】本発明のデュアルフュエルノズルの構造を説明
する部分断面図である。
する部分断面図である。
【図２】ノズル先端形状を示す図１のＩＩ−ＩＩ方向矢
視図である。
視図である。
【図３】従来の一般的なデュアルフュエルノズル構造を
説明する部分断面図である。
説明する部分断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ方向矢視図である。
【図５】図１のデュアルフュエルノズルをガスタービン
の予混合燃焼型燃焼器のパイロットバーナーとして使用
した実施形態の燃焼器の部分断面図である。
の予混合燃焼型燃焼器のパイロットバーナーとして使用
した実施形態の燃焼器の部分断面図である。
【図６】図５のガスタービン燃焼器の全体構成を示す断
面図である。
面図である。
【図７】図１のデュアルフュエルノズルをガスタービン
の拡散燃焼型燃焼器のバーナーとして使用した実施形態
の燃焼器の部分断面図である。
の拡散燃焼型燃焼器のバーナーとして使用した実施形態
の燃焼器の部分断面図である。
１…燃焼器内筒
３…デュアルフュエルノズル
４…第１の噴射孔
５…第２の噴射孔
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２３Ｄ 17/00 １０１ Ｆ２３Ｄ 17/00 １０１
Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｆ２３Ｌ 7/00 Ｃ
Ｆ２３Ｒ 3/36 Ｆ２３Ｒ 3/36
(72)発明者 西田 幸一
兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号
三菱重工業株式会社 高砂製作所内
(56)参考文献 特開 平６−66156（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−224688（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−247865（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−229362（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−190372（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−347040（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−69254（ＪＰ，Ｕ)
特公 平１−52648（ＪＰ，Ｂ２)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 1/00 - 9/58
F23C 1/08
F23D 17/00
F23L 7/00
F23R 3/00 - 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 燃焼室内にガス燃料と液体燃料との両方
を噴射可能なデュアルフュエルノズルであって、 第１の噴射孔と、該第１の噴射孔より小径の第２の噴射
孔を備え、 ガス燃料使用時には、噴射燃料量に応じて前記第１の噴
射孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴射孔から燃料を
噴射し、 液体燃料使用時には、前記第２の噴射孔から燃料と水蒸
気との混合物を噴射する、デュアルフュエルノズル。 - 【請求項２】 ガスタービン燃焼器内にガス燃料と液体
燃料との両方を噴射可能なガスタービン燃焼器用デュア
ルフュエルノズルであって、 第１の噴射孔と、該第１の噴射孔より小径の第２の噴射
孔を備え、 ガス燃料使用時には、噴射燃料量に応じて前記第１の噴
射孔又は第２の噴射孔もしくは両方の噴射孔から燃料を
噴射し、 液体燃料使用時には、前記第２の噴射孔から燃料と水蒸
気との混合物を噴射する、ガスタービン燃焼器用デュア
ルフュエルノズル。 - 【請求項３】 複数個の前記第１の噴射孔と第２の噴射
孔とが、ノズル先端にそれぞれ同心円上に配置された、
請求項１または請求項２に記載のデュアルフュエルノズ
ル。
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