(57)【要約】【課題】パイロット燃料低減時の保炎性の向上を図ることが可能な、ガスタービンの燃焼器における燃料供給機構を提供する。【解決手段】複数本あるメインノズル４のうち、一本の燃料系統だけを別系統とする。このメインノズル４に供給される主燃料は、バルブ１５を介装した主燃料ライン１６を経て案内される。そして、パイロット燃料流量が低下して保炎性が悪くなったときに、バルブ１５の開度を調節して、この一本のメインノズル４についての燃料濃度を他のものより高くする。これにより、いわゆる火炎のアンカリングを行い、失火限界を低下させて、保炎機能を向上させる。【選択図】　　　図１
2004101073.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、該パイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、該メインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、該尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、該尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、
複数の前記メインノズルのうち、少なくとも一本の該メインノズルの燃料系統を別系統としたことを特徴とする燃料供給機構。
【請求項２】
内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、該パイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、該メインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、該尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、該尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、
前記パイロットノズルに開けられた複数の燃料噴出孔のうち、一孔の該燃料噴出孔の燃料系統を別系統としたことを特徴とする燃料供給機構。
【請求項３】
内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、該パイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、該メインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、該尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、該内筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、
前記メインノズルに開けられた複数の燃料噴出孔のうち、噴出した燃料が前記尾筒内の保炎性に影響を及ぼす領域に到達するようにした一孔の該燃料噴出孔の燃料系統を別系統としたことを特徴とする燃料供給機構。
【請求項４】
内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、該パイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、該メインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、該尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、該尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、
前記メインノズルとは別系統の燃料系統を有し、噴出した燃料が前記尾筒内の保炎性に影響を及ぼす領域に到達するようにした補助ノズルを設けたことを特徴とする燃料供給機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの燃焼器における燃料供給機構に関し、予混合燃焼器の保炎性向上を狙ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のガスタービン燃焼器の概要について説明する。図５は、従来よりのガスタービン燃焼器の概略構成を模式的に示す図であり、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は下流側から見た図である。ガスタービン燃焼器は、同図に示すように、燃焼室としての内部空間を備えた尾筒２３と予混合気を形成するための機構を備えた内筒２を有しており、内筒２の軸心位置には、パイロットコーン５に連通したパイロットノズル３が配置されている。パイロットノズル３の周辺部には、予混合器であるメインバーナ６に連通したメインノズル４が配設されている。
【０００３】
加えて、パイロットノズル３先端付近外周でパイロットコーン５との間には、パイロットスワラ７が配設されており、またメインノズル４先端付近外周でメインバーナ６との間には、メインスワラ８が配設されている。なお、本例ではメインノズル４の側面でメインスワラ８の上流側に平板４ａを取り付け、その表面に燃料の噴出孔を設けた平板型ノズルを採用している。概ね以上のようにして、燃焼器１が構成されている。
【０００４】
メインノズルに供給される主燃料は、バルブ１１を介装した主燃料ライン１２を経て案内され、メインバーナ６において予混合気を形成する。一方、パイロットノズル３に供給されるパイロット燃料は、バルブ１３を介装したパイロット燃料ライン１４を経て案内され、パイロットノズル３によりパイロット火炎（拡散火炎）を生成する。そして、予混合気は尾筒２３に噴射され、尾筒２３内でパイロット火炎により着火されて、尾筒２３内に予混合火炎を生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような、低ＮＯｘ化を図った予混合燃焼器である従来のガスタービン燃焼器では、保炎性を維持するため、或る程度のパイロット火炎が必要であるが、パイロット火炎はＮＯｘ生成の主たる原因であり、パイロット燃料の比率低減が低ＮＯｘ化のためには極めて重要である。従来は例えば主燃料９７％、パイロット燃料３％を標準として、パイロット燃料を１〜１０％の範囲で変化させている。
【０００６】
ところが、パイロット燃料をあまり減少させると、予混合火炎の保炎性が低下し、燃焼が極めて不安定になる。本発明は、このような問題点に鑑み、パイロット燃料低減時の保炎性の向上を図ることが可能な、ガスタービンの燃焼器における燃料供給機構を提供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に、本発明では、内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、そのパイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、そのメインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、その尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、その尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、複数の前記メインノズルのうち、少なくとも一本のそのメインノズルの燃料系統を別系統としたことを特徴とする。
【０００８】
また、内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、そのパイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、そのメインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、その尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、その尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、前記パイロットノズルに開けられた複数の燃料噴出孔のうち、一孔のその燃料噴出孔の燃料系統を別系統としたことを特徴とする。
【０００９】
また、内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、そのパイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、そのメインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、その尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、その尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、前記メインノズルに開けられた複数の燃料噴出孔のうち、噴出した燃料が前記尾筒内の保炎性に影響を及ぼす領域に到達するようにした一孔のその燃料噴出孔の燃料系統を別系統としたことを特徴とする。
【００１０】
また、内筒の軸心位置に配置されたパイロットノズルと、そのパイロットノズルの周辺に配設され外周に予混合器を備えたメインノズルとを有し、そのメインノズルから予混合気として前記内筒の下流にある燃焼室を形成する尾筒内に噴射された燃料が、その尾筒内で前記パイロットノズルにより生成した拡散火炎により着火されて、その尾筒内に予混合火炎を生成するようにした燃焼器に設けられる燃料供給機構において、前記メインノズルとは別系統の燃料系統を有し、噴出した燃料が前記尾筒内の保炎性に影響を及ぼす領域に到達するようにした補助ノズルを設けたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、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料供給機構の構成を模式的に示す図であり、燃焼器を下流側から見た図である。本実施形態では、複数本（同図では８本）あるメインノズル４のうち、一本の燃料系統だけを別系統としている。即ち、このメインノズル４に供給される主燃料は、バルブ１５を介装した主燃料ライン１６を経て案内される。
【００１２】
そして、パイロット燃料流量が低下して保炎性が悪くなったときに、バルブ１５の開度を調節して、この一本のメインノズル４についての燃料濃度を他のものより高くする。例えば、通常は燃空比が３．０％ｋｇ／ｋｇであるところを、これよりも若干高い比率としている。これにより、いわゆる火炎のアンカリングを行い、失火限界を低下させて、保炎機能を向上させている。なお、同図では上側のメインノズル４を別系統としているが、これは他の位置でも良く、また２本以上のメインノズル４を別系統としても良い。
【００１３】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る燃料供給機構の構成を模式的に示す図であり、同図（ａ）はパイロットノズルの縦断面図、同図（ｂ）はパイロットノズルを下流側から見た図である。本実施形態では、パイロットノズル３先端周囲の複数個（同図では８個）ある燃料噴出孔３ａのうち、一孔の燃料系統だけを別系統としている。即ち、この燃料噴出孔３ａに供給されるパイロット燃料は、バルブ１７を介装したパイロット燃料ライン１８を経て案内される。
【００１４】
そして、パイロット燃料流量を低下させる際に、太い矢印Ａで示すように、この一孔での燃料流量だけ変化させずに、他の孔での燃料流量のみ低下させる。こうすることにより、少なくとも一孔からの燃料噴流が尾筒２３内の予混合火炎に到達するので、保炎性を損なうことなくパイロット燃料比率を低減させることができる。なお、同図では上側の燃料噴出孔３ａを別系統としているが、これは他の位置でも良い。また、本実施形態の構成は、上記第１の実施形態及び下記第３，第４の実施形態の構成とそれぞれ組み合わせることが可能である。
【００１５】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る燃料供給機構の構成を模式的に示す図であり、燃焼器の部分縦断面図である。本実施形態では、一本のメインノズル４の側面に取り付けられた平板４ａ上に複数個開けられた燃料噴出孔４ａａのうち、一孔の燃料系統だけを別系統としている。即ち、この燃料噴出孔４ａａに供給される主燃料は、バルブ１９を介装した主燃料ライン２０を経て案内される。
【００１６】
そして、パイロット燃料流量が低下して保炎性が悪くなったときに、バルブ１９の開度を調節して、この一孔での燃料流量を他のものより高くする。このとき、この一孔から噴出した燃料による予混合気が矢印Ｂのように回転しつつ尾筒２３に噴射され、尾筒２３内の斜線で示す領域でパイロット火炎により着火されて、尾筒２３内に予混合火炎を生成する。
【００１７】
このようにして、保炎性に影響を及ぼす領域のみ燃料濃度を高くし、保炎性の向上を図っている。なお、同図では外側の燃料噴出孔４ａａを別系統としているが、これに限定されるものではなく、メインスワラ８により生成される空気旋回流の状態により、他の燃料噴出孔４ａａからの燃料が前記保炎性に影響を及ぼす領域に到達しやすい場合は、その燃料噴出孔４ａａを別系統とすれば良い。
【００１８】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る燃料供給機構の構成を模式的に示す図であり、燃焼器の部分縦断面図である。本実施形態では、メインスワラ８の下流側でメインバーナ６内に燃料を噴射する補助ノズル９を設けている。この補助ノズル９に供給される主燃料は、バルブ２１を介装した補助燃料ライン２２を経て案内される。
【００１９】
そして、パイロット燃料流量が低下して保炎性が悪くなったときに、バルブ２１を開いて、補助ノズル９より燃料を噴出させる。このとき、この補助ノズル９から噴出した燃料による予混合気が矢印Ｃのように尾筒２３に噴射され、尾筒２３内の斜線で示す領域でパイロット火炎により着火されて、尾筒２３内に予混合火炎を生成する。このようにして、保炎性に影響を及ぼす領域のみ燃料濃度を高くし、保炎性の向上を図っている。なお、補助ノズル９は必要に応じて何個のメインバーナ６に設けても良い。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パイロット燃料低減時の保炎性の向上を図ることが可能な、ガスタービンの燃焼器における燃料供給機構を提供することができる。
【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料供給機構の構成を示す図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る燃料供給機構の構成を示す図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る燃料供給機構の構成を示す図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る燃料供給機構の構成を示す図。
【図５】従来よりのガスタービン燃焼器の概略構成を模式的に示す図。
【符号の説明】
１　　燃焼器
２　　内筒
３　　パイロットノズル
４　　メインノズル
５　　パイロットコーン
６　　メインバーナ
７　　パイロットスワラ
８　　メインスワラ
９　　補助ノズル
１１，１３，１５，１７，１９，２１　　バルブ
１２，１６，２０　　主燃料ライン
１４，１８　　パイロット燃料ライン
２２　　補助燃料ライン
２３　　尾筒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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