JP6037858B2 - 燃焼器 - Google Patents
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デュアル方式のデュアル焚き燃焼器では、燃焼筒内に油燃料のみならず水を噴射することで、火炎温度の低減を図り、NOx(窒素酸化物)や煤などの低減を行っている(例えば特許文献1参照)。水は燃料に混合させて供給したり、別途設けられたノズル穴から噴射させたりしている。NOxや煤を十分に低減するためには、ある程度の量の水を投入する必要がある。
本発明の燃焼器は、燃焼器外筒と、前記燃焼器外筒の内部に設けられる筒状の燃焼器内筒と、前記燃焼器外筒の内周面と前記燃焼器内筒の外周面との間に形成された空気流路と、前記燃焼器内筒の内部に設けられ、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、前記空気流路を流れる空気が、前記燃焼器内筒の後端の反転部で流通方向が反転されて前記複数の燃料ノズルに導入される燃焼器であって、前記空気流路における前記反転部よりも以前に設けられ、該空気に水又は蒸気を供給する水供給部とを備え、前記水供給部は、前記燃焼器の内部であって前記燃料ノズルの根元に設けられていることを特徴とする。
また、上記構成によれば、各燃料ノズルへの水の流入量を調整しやすくなる。
また、本発明の燃焼器は、燃焼器外筒と、前記燃焼器外筒の内部に設けられる筒状の燃焼器内筒と、前記燃焼器外筒の内周面と前記燃焼器内筒の外周面との間に形成された空気流路と、前記燃焼器内筒の内部に設けられ、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、前記空気流路を流れる空気が、前記燃焼器内筒の後端の反転部で流通方向が反転されて前記複数の燃料ノズルに導入される燃焼器であって、前記空気流路における前記反転部よりも以前に設けられ、該空気に水又は蒸気を供給する水供給部を備え、前記水又は蒸気の供給量と前記燃料の噴射量との比W/Fが所定の値までは、前記燃料ノズルから水又は蒸気を供給し、前記比W/Fが所定の値以上からは、前記燃料ノズルからの水又は蒸気の供給量を一定にするとともに、前記水供給部から水又は蒸気を供給するように制御を行う制御部を有することを特徴とする。
上記燃焼器において、前記水供給部は、前記空気流路上に設けられていることが好ましい。
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態のガスタービン燃焼器1(以下、単に燃焼器1と呼ぶ)は、ガス焚きのほかに油焚きが可能なデュアル方式のものであり、車室2の内部に収容された内筒3と、内筒3に嵌合される尾筒4と、内筒3の外周側を覆うとともに車室2の内壁に当接された外筒5とを備える。尾筒4は、中空の管状部材である。内筒3は、同じく中空の管状部材であって、その外径は尾筒4の内径よりも若干小径に形成されている。
まず、図示しない圧縮機の出口から車室2内に排出される圧縮空気は、外筒5と内筒3との間にできる空間に、パンチメタル16を通じて流れ込む。このパンチメタル16は、多孔板とすることで抵抗を与えることで、燃焼器1に流れ込む圧縮空気を整流させる役割を果たす。パンチメタル16を通じて、外筒5と内筒3との間の空間に流れ込んだ圧縮空気は、外筒5の内壁に沿って流れる。この際、圧縮空気には、水噴射ノズル22から水が供給される。水噴射ノズル22からは、水が水滴(液体)として供給されるが、圧縮空気の温度によって蒸発し水蒸気となる。
一方、油焚き運転の際においては、パイロットノズル7及びメインノズル8に対する燃料ガスの供給が停止され、それぞれに燃料管19を介して油燃料及び水が供給される。
また、水噴射ノズル22から燃料ノズル7,8までに至るまでの距離を十分確保したことによって、圧縮空気に均一に水をいきわたらせることができる。
次に、本発明の第二実施形態の燃焼器1について説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態の水噴射ノズル22は、燃焼器外筒5の内部であって、パイロットノズル7とメインノズル8とを有する燃料ノズル7,8の根元に設けられている。
水噴射ノズル22から噴射される水は、反転部21において反転する圧縮空気に向けて噴射される。
次に、本発明の第三実施形態の燃焼器1について説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態の燃焼器1は、メインノズル8からの水噴射量と、水噴射ノズル22からの水噴射量とを、水の量と燃料の量との比W/Fに応じて制御することを特徴としている。即ち、本実施形態の燃焼器1は図示しない制御装置(制御部)により、W/Fに基づいて水噴射量が制御される。
次に、本発明の第四実施形態の燃焼器1について説明する。なお、本実施形態では、上述した第三実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態の燃焼器1は、メインノズル8からの水噴射量と、水噴射ノズル22からの水噴射量とを、水と燃料との比W/Fに応じて制御し、さらに、空気の運動量と燃料の運動量の比が一定となるように、燃料ノズルからの水噴射量を制御することを特徴としている。
所定のW/F以上においてメインノズル8から添加される水噴射量の割合は、以下に示す方法で決定される。
まず、運動量比規定工程S1として、空気と燃料の混合が最適となる運動量比RTを規定する。即ち、空気と燃料の混合が最適となるのは、運動量比RTが最適になる一つの条件に限られるため、この運動量比RTを予め規定する。
以上のS1〜S5までの工程により、メインノズル8から添加される水噴射量の割合が決定される。即ち、以上の工程により決定された燃料側水割合とすることによって、空気の運動量と燃料の運動量の比が一定となるように制御される。
2 車室
3 内筒
4 尾筒
5 外筒
7 パイロットノズル
8 メインノズル
9 パイロットコーン
10 メインバーナ
11 パイロットスワラ
12 メインスワラ
14 第一リブ
15 第二リブ
16 パンチメタル
17 支柱
19 燃料管
20 空気流路
21 反転部
22 水噴射ノズル(水供給部)
23 水噴射孔
Claims (5)
- 燃焼器外筒と、
前記燃焼器外筒の内部に設けられる筒状の燃焼器内筒と、
前記燃焼器外筒の内周面と前記燃焼器内筒の外周面との間に形成された空気流路と、
前記燃焼器内筒の内部に設けられ、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、
前記空気流路を流れる空気が、前記燃焼器内筒の後端の反転部で流通方向が反転されて前記複数の燃料ノズルに導入される燃焼器であって、
前記空気流路における前記反転部よりも以前に設けられ、該空気に水又は蒸気を供給する水供給部を備え、
前記水供給部は、前記燃焼器の内部であって前記燃料ノズルの根元に設けられていることを特徴とする燃焼器。 - 前記水又は蒸気の供給量と前記燃料の噴射量との比W/Fが所定の値までは、前記燃料ノズルから水又は蒸気を供給し、前記比W/Fが所定の値以上からは、前記燃料ノズルからの水又は蒸気の供給量を一定にするとともに、前記水供給部から水又は蒸気を供給するように制御を行う制御部を有することを特徴とする請求項1に記載の燃焼器。
- 燃焼器外筒と、
前記燃焼器外筒の内部に設けられる筒状の燃焼器内筒と、
前記燃焼器外筒の内周面と前記燃焼器内筒の外周面との間に形成された空気流路と、
前記燃焼器内筒の内部に設けられ、燃料を噴射する複数の燃料ノズルと、
前記空気流路を流れる空気が、前記燃焼器内筒の後端の反転部で流通方向が反転されて前記複数の燃料ノズルに導入される燃焼器であって、
前記空気流路における前記反転部よりも以前に設けられ、該空気に水又は蒸気を供給する水供給部を備え、
前記水又は蒸気の供給量と前記燃料の噴射量との比W/Fが所定の値までは、前記燃料ノズルから水又は蒸気を供給し、前記比W/Fが所定の値以上からは、前記燃料ノズルからの水又は蒸気の供給量を一定にするとともに、前記水供給部から水又は蒸気を供給するように制御を行う制御部を有することを特徴とする燃焼器。 - 前記水供給部は、前記空気流路上に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の燃焼器。
- 前記制御部は、前記水供給部から水又は蒸気を供給する際、前記空気の運動量と前記燃料の運動量の比が一定となるように、前記燃料ノズルからの水又は蒸気の供給量を制御することを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の燃焼器。
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