[发明专利]燃气轮机燃烧器及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧器，尤其涉及用于使难燃性气体且发热量低的气体稳定地燃烧的燃气轮机燃烧器的燃烧嘴结构。

背景技术

一般地，发热量低的燃料与作为燃气轮机的主要燃料的LNG（Liquefied Natural Gas）相比火焰温度低且燃烧速度慢，因此是难以燃烧的燃料。另外，其特征之一还有燃烧时NO_X排出量少。作为这种低热量气体的代表例，列举高炉气体。高炉气体是在制铁工序中从高炉产生的衍生气体，近年来，将该气体作为燃气轮机燃料使用的需求增多。

高炉气体以一氧化碳（CO）或氢气（H₂）为主要可燃成分，其他是含有大量N₂或CO₂的难燃性气体。因此，难以从燃气轮机的点火在额定负荷范围内以专门燃烧高炉气体来运转，为了从点火在燃烧温度低的局部负荷范围内稳定地运转（燃烧），需要在高炉气体内混合含有氢气的焦炭炉气体等来增加热量而运转，或额外设置液体燃料等起动用燃料。另外，由于需要使难燃性气体稳定地燃烧，因此在燃气轮机燃烧器中，一般采用从不同的流道供给燃料与空气的扩散燃烧方式。

另一方面，作为低热量气体焚烧燃烧嘴的结构例，列举专利文献1（日本特开平5-86902号公报）。采用下述结构：在燃烧嘴的半径方向中心部具备起动用油喷嘴，在其外周配置气体喷孔，并在其外周交替地配置燃气喷孔与空气喷孔。该燃烧嘴以含有大量煤气化气体等的N₂的低热量气体为对象。

一般地，在利用回旋喷流保持火焰的燃烧嘴中，为了保持火焰，需要在燃烧嘴的半径方向中心部附近形成用于燃烧气体循环且对从燃烧器喷出的燃料与空气加热的循环气体区域。专利文献1由于形成循环气体区域，因此积极地利用低热量气体。通过在内周只配置涡旋式喷嘴，并向内周涡旋式喷嘴供给大部分的燃料，利用大量的低热量气体的动量形成强回旋流，从而强化火焰。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平5-86902号公报

在专利文献1的燃烧嘴结构中，在使高炉气体燃烧的场合，由于与煤气化气体相比，CO₂含量较多，因此形成在燃烧嘴（内外周涡旋式喷嘴）上的火焰的温度低。尤其内周涡旋式喷嘴的火焰温度的下降导致循环气体区域的火焰温度下降，随此，外周涡旋式喷嘴的火焰温度也下降，因此燃烧反应变慢，在燃烧器出口的CO排出浓度容易增加。并且，在高炉气体的燃烧中，在从高炉产生的气体的发热量下降时，还存在火焰容易吹飞的场合。

发明内容

本发明的目的在于提供能够使含有大量CO₂的高炉气体等难燃性气体且发热量低的气体稳定地燃烧的燃气轮机燃烧器。

本发明是一种燃气轮机燃烧器，其具备用于使燃料与空气混合并燃烧的燃烧室、在上述燃烧室的气流方向上游用于向上述燃烧室内供给燃料与空气并保持火焰的燃烧嘴，上述燃烧嘴具有：第一涡旋式喷嘴，该第一涡旋式喷嘴在其圆周方向上交替地配置喷射燃料的多个燃气喷孔与喷射空气的多个空气喷孔；以及第二涡旋式喷嘴，该第二涡旋式喷嘴设在上述第一涡旋式喷嘴的外周，在上述第二涡旋式喷嘴上只配置有多个喷射燃料的燃气喷孔。

本发明的效果如下。

根据本发明，能够提供能够使含有大量CO₂的高炉气体等难燃性气体且发热量低的气体稳定地燃烧的燃气轮机燃烧器。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施例的燃烧器结构及系统的系统图。

图2是表示本发明的第一实施例的燃烧嘴的主视图。

图3是表示本发明的第一实施例的燃烧嘴的剖视图。

图4是表示本发明的第二实施例的燃烧嘴的主视图。

图5是表示本发明的第二实施例的燃烧嘴的剖视图。

图6是表示设置了油喷嘴的场合的本发明的实施例的燃烧嘴的主视图。