(57)【要約】【課題】ガスタービンエンジンを提供する。【解決手段】ガスタービンエンジン（１０）は、複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）を備えた燃料回路（７０）と、複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）によって供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部（２１）を有する燃焼器（２０）と、タービン（５０）と、燃料回路（７０）によって外部供給源から受入れ可能であるガスを含みかつ複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）によって供給された第２の燃料と第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部（４１）を備え、また燃焼器（２０）及びタービン（５０）を互いに流体結合するように配置された移行領域（４３）と、単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける第２の内部（４１）に第２の燃料を供給する複数の燃料噴射器（６０）とを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）を備えた燃料回路（７０）と、
前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つによってそこに供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部（２１）を有する燃焼器（２０）と、
回転タービンブレードを備えかつ該タービンブレードの回転に動力供給するために前記第１の燃料の少なくとも燃焼の生成物をその中に受入れ可能であるタービン（５０）と、
前記燃料回路（７０）によって外部供給源から受入れ可能であるガスを含みかつ前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つによってそこに供給された第２の燃料と前記第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部（４１）を備え、また前記燃焼器（２０）及びタービン（５０）を互いに流体結合するように配置された移行領域（４３）と、
前記移行領域（４３）によって構造支持されかつ前記燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つに結合され、また単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける前記第２の内部（４１）に前記第２の燃料を供給するように構成された複数の燃料噴射器（６０）と、
を含む、ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項２】
前記第２の燃料がそれによって前記第２の内部（４１）に供給される前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つに沿って配置されて、該第２の燃料を少なくとも部分的に酸化させる触媒部分酸化リアクタ（１２０）をさらに含む、請求項１記載のガスタービンエンジン（１０）。
【請求項３】
複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）を備えた燃料回路（７０）と、前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つによってそこに供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部（２１）を有する燃焼器（２０）と、回転タービンブレードを備えかつ該タービンブレードの回転に動力供給するために前記第１の燃料の少なくとも燃焼の生成物をその中に受入れ可能であるタービン（５０）とを含むガスタービンエンジン（１０）であって、
前記燃料回路（７０）によって外部供給源から受入れ可能であるガスを含みかつ前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つによってそこに供給された第２の燃料と前記第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部（４１）を備え、また前記燃焼器（２０）及びタービン（５０）を互いに流体結合するように配置された移行領域（４３）と、
前記移行領域（４３）によって構造支持されかつ前記燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つに結合され、また単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける前記第２の内部（４１）に前記第２の燃料を供給するように構成された複数の燃料噴射器（６０）と、を含む、
ガスタービンエンジン（１０）。
【請求項４】
前記第２の燃料がそれによって前記第２の内部（４１）に供給される前記複数の燃料回路ブランチ（７１、７２）のいずれか１つに沿って配置されて、該第２の燃料を少なくとも部分的に酸化させる触媒部分酸化リアクタ（１２０）をさらに含む、請求項３記載のガスタービンエンジン（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、遅延希薄噴射（ＬＬＩ）燃料ステージング構成及びそれを達成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一部のガスタービンエンジンは、高い効率で運転することができず、また望ましくない大気汚染排出物質（エミッション）を発生している。従来型の炭化水素燃料を燃焼させるタービンで通常発生する主な大気汚染エミッションは、窒素酸化物、一酸化炭素及び未燃炭化水素である。そのために、ガスタービンエンジンにおける例えば分子状窒素の酸化は、燃焼器内の高い温度及び反応物質の高温度での燃焼器内滞留時間に応じて決まるので、熱ＮＯｘ形成のレベルは、燃焼器温度を熱ＮＯｘが形成されるレベル以下に維持することによって又は高温度での反応物質の滞留時間をＮＯｘ形成反応が進行するのには不十分な時間になるように制限することによって低下する。
【０００３】
１つの温度制御方法は、燃焼に先立って、燃料及び空気を予混合してそれらの希薄混合気を形成することを含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５，９７４，７８１号公報
【特許文献２】米国特許第６，０４７，５５０号公報
【特許文献３】米国特許第６，１９２，６８８  Ｂ１号公報
【特許文献４】米国特許第６，８６８，６７６  Ｂ１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高出力産業用ガスタービンでは、予混合希薄燃料を使用した場合でさえも、燃焼生成物に必要な温度は非常に高いから、燃焼器は熱ＮＯｘ形成閾値温度を越える反応領域内のピークガス温度で作動されなくてはならず、結果的に大きなＮＯｘ形成を生じることが判明している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様によると、ガスタービンエンジンを提供し、本ガスタービンエンジンは、複数の燃料回路ブランチを備えた燃料回路と、複数の燃料回路ブランチのいずれか１つによってそこに供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部を有する燃焼器と、回転タービンブレードを備えかつ該タービンブレードの回転に動力供給するために第１の燃料の少なくとも燃焼の生成物をその中に受入れ可能であるタービンと、燃料回路によって外部供給源から受入れ可能であるガスを含みかつ複数の燃料回路ブランチのいずれか１つによってそこに供給された第２の燃料と第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部を備え、また燃焼器及びタービンを互いに流体結合するように配置された移行領域と、移行領域によって構造支持されかつ燃料回路ブランチのいずれか１つに結合され、また単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける第２の内部に第２の燃料を供給するように構成された複数の燃料噴射器とを含む。
【０００７】
本発明の別の態様によると、複数の燃料回路ブランチを備えた燃料回路と、複数の燃料回路ブランチのいずれか１つによってそこに供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部を有する燃焼器と、回転タービンブレードを備えかつ該タービンブレードの回転に動力供給するために第１の燃料の少なくとも燃焼の生成物をその中に受入れ可能であるタービンとを含むガスタービンエンジンを提供し、本ガスタービンエンジンは、燃料回路によって外部供給源から受入れ可能であるガスを含みかつ複数の燃料回路ブランチのいずれか１つによってそこに供給された第２の燃料と第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部を備え、また燃焼器及びタービンを互いに流体結合するように配置された移行領域と、移行領域によって構造支持されかつ燃料回路ブランチのいずれか１つに結合され、また単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける第２の内部に第２の燃料を供給するように構成された複数の燃料噴射器とを含む。
【０００８】
これらの及びその他の利点及び特徴は、図面と関連させて行った以下の説明から一層明らかになるであろう。
【０００９】
本発明と見なされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲において具体的に指摘しかつ明確に特許請求している。本発明の上記の及びその他の特徴及び利点は、添付の図面と関連させて行った以下の記述から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】遅延希薄噴射機能を備えたタービンの側面断面図。
【図２】図１のヘッドエンド燃料分割流パーセンテージ対タービンの燃焼温度のプロット表示を示すグラフ図。
【図３】図１のタービンを運転する方法を示すフロー図。
【図４Ａ】１つのヘッドエンド構成の側面断面図。
【図４Ｂ】別のヘッドエンド構成の側面断面図。
【図４Ｃ】さらに別のヘッドエンド構成の側面断面図。
【図４Ｄ】さらに別のヘッドエンド構成の側面断面図。
【図５Ａ】１つの燃料噴射器構成の斜視図。
【図５Ｂ】別の燃料噴射器構成の斜視図。
【図５Ｃ】さらに別の燃料噴射器構成の斜視図。
【図５Ｄ】さらに別の燃料噴射器構成の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この詳細な記述は、図面を参照しながら実施例によってその利点及び特徴と共に本発明の実施形態を説明している。
【００１２】
図１を参照すると、ガスタービンエンジン１０を示しており、ガスタービンエンジン１０は、燃料回路７０によってそこに供給された第１の燃料がその中で燃焼可能である第１の内部２１を有する燃焼器２０と、それによって吸気を加圧しかつその加圧空気を少なくとも燃焼器２０及び移行領域４３に供給する圧縮機３０と、回転タービンブレードを備えかつ該タービンブレードの回転に動力供給するために第１の燃料の少なくとも燃焼の生成物をその中に受入れ可能であるタービン５０とを含む。移行領域４３は、燃焼器２０及びタービン５０を流体連結するように配置され、また燃料回路７０によってそこに供給された第２の燃料と第１の燃料の燃焼の生成物とがその中で燃焼可能である第２の内部４１を備える。図示するように、燃焼器２０及び移行領域４３は、互いに組合わされて全体としてヘッドエンド１１の形態を有し、このヘッドエンド１１は、以下に述べるように様々な構成を有することができる。
【００１３】
図１に示すように、ヘッドエンド１１は、複数の予混合ノズル１２を含むことができる。しかしながら、図４Ａ〜図４Ｄに示すように、その他のヘッドエンド１１構成も可能である。そのような別の構成には、それに限定されないが、図４Ａの標準的燃焼器構成１３、図４Ｂの乾式低ＮＯｘ（ＤＬＮ）１＋燃焼器構成１４、図４ＣのＤＬＮ２＋燃焼器構成１５、及び図４ＤのＤＬＮ２．６／２．６＋燃焼器構成１６が含まれる。さらにその他の燃焼器構成には、統合型ガス化複合サイクル（ＩＧＣＣ）ヘッドエンド、触媒ヘッドエンド、拡散型ヘッドエンド、及びマルチノズルクワイエット燃焼（ＭＮＱＣ）型ヘッドエンドが含まれる。
【００１４】
上記のヘッドエンド１１構成の各々について、それら構成のバージョンは、遅延希薄噴射（ＬＬＩ）とすることができることが理解される。ＬＬＩ適合燃焼器は、２５００°Ｆを越える出口温度を有するか、或いは１０ｍｓよりも大きい高温側滞留時間でメタンよりも高い反応性である成分を有する燃料を扱うあらゆる燃焼器である。一例を挙げると、ＤＬＮ１＋燃焼器構成１４のＬＬＩ適合バージョンは、２５００°Ｆよりも低い出口温度を有することができるが、メタンよりも高い反応性である成分を有する燃料を扱うことができる。拡散型ヘッドエンド燃焼器のＬＬＩ適合バージョンは、２５００°Ｆを越える出口温度を有することができ、かつメタンよりも高い反応性である成分を有する燃料を扱うことができる。同様に、ＤＬＮ２．０／ＤＬＮ２＋燃焼器構成１５のＬＬＩ適合バージョンは、２５００°Ｆを越える出口温度を有することができ、かつメタンよりも高い反応性である成分を有する燃料を扱うことができ、他方、触媒ヘッドエンド又はＤＬＮ２．６／２．６＋燃焼器構成１６のＬＬＩ適合バージョンは、２５００°Ｆを越える出口温度を有することができ、かつメタンよりも高い反応性である成分を有する燃料を扱うことができる。
【００１５】
複数の燃料噴射器６０は各々、移行領域４３の外壁によって又は該移行領域４３の周りのスリーブ４０の外壁によって構造支持され、かつ様々な深さまで第２の内部４１内に延びる。この構成の場合には、燃料噴射器６０は各々、ＬＬＩ燃料ステージング機能を行なうように構成される。すなわち、燃料噴射器６０は各々、単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける例えば移行領域４３を通る主要流れ方向に対してほぼ交差する方向に燃料噴射することによって、第２の内部４１に第２の燃料（つまり、ＬＬＩ燃料）を供給するように構成される。そのようにしている間に、燃焼器２０及び移行領域４３内の状態がステージングされて、安定燃焼の局部領域を形成する。
【００１６】
図５Ａ〜図５Ｄを参照すると、燃料噴射器６０は、様々な特徴形状と機能を有することができることが分かる。例えば、図５Ａに示すように、燃料噴射器６０は、チューブ内チューブ噴射器構成１２５を含むことができる。この構成では、燃料は、チューブ１３０内のノズルを通して移行領域４３の内部４１に能動的に供給され、また空気は、衝突スリーブ表面１４０から界面部分１５０まで延びるスリーブ１４５とチューブ１３０との間の環状空間を通して受動的に供給される。図５Ｂに示すように、燃料噴射器６０はまた、旋回噴射器１５５を含むことができる。この構成では、燃料は、マニフォルド１６０を通して移行領域４３の内部４１に能動的に供給され、また空気は、中央パージ１６５を通して及び／又はスワーラ１７０によって受動的に供給される。加えて、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、燃料噴射器６０構成のその他の実施例としては、濃厚触媒エレメント１８０を含む濃厚触媒噴射器構成１７５、並びに燃料がそれ通して移行領域４３に供給される複数のチューブ１９０を備えたマルチチューブ／シャワーヘッド噴射器構成１８５が含まれる。これらのケースの各々では、燃料噴射器６０は、それらが設けられている場合には、移行領域４３の外表面上の既存の希釈孔４２に対応する位置において移行領域４３に結合することができることが理解される。このようにして、移行領域４３の外表面内に付加的な孔を穿孔する必要がないので、製造コスト及び性能への悪影響が制限されるか又は実質的に低減される。希釈孔４２がこれ迄存在していない場合には、燃料噴射器６０は、必要に応じて移行領域４３の外面上に配置することができる。
【００１７】
実施形態によると、単一の軸方向ステージは、単一の現作動中燃料噴射器６０を含み、複数の軸方向ステージは（ここでは複数に何らの根拠はないが）、移行領域４３の複数の軸方向位置にそれぞれ配置された複数の現作動中燃料噴射器６０を含み、単一の軸方向円周ステージは、移行領域４３の単一の軸方向位置における円周の周りにそれぞれ配置された複数の現作動中燃料噴射器６０を含み、また複数の軸方向円周ステージは、移行領域４３の複数の軸方向位置における該移行領域４３の円周の周りにそれぞれ配置された複数の現作動中燃料噴射器６０を含む。
【００１８】
ここで、移行領域４３の円周の周りに複数の燃料噴射器６０を配置する場合には、それらの燃料噴射器６０は、互いにほぼ均等又は不均等に間隔を置いて配置することができる。一例として、特定の円周ステージにおいて、移行領域４３の北半球及び南半球上に互いに様々な離間度で２、３、４又は５個の燃料噴射器６０を取付けた状態で、８個又は１０個の燃料噴射器６０を使用することができる。また、移行領域４３の複数の軸方向ステージに複数の燃料噴射器６０を配置する場合には、燃料噴射器６０は、互いに一列に及び／又は千鳥状に配置することができる。
【００１９】
ガスタービンエンジン１０の運転時に、燃料噴射器６０の各々は、一緒に又は個々に起動又は停止させて、単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージの現在有効な１つのステージを形成することができる。そのために、燃料噴射器６０には各々、燃料回路７０によって、対応する燃料噴射器６０と該燃料回路７０のブランチ７１又は７２との間に配置された弁６１を介してＬＬＩ燃料を供給することができることが理解される。弁６１は、制御装置８０と信号通信しており、制御装置８０は、弁６１を開閉させ、それによって対応する燃料噴射器６０を起動又は停止させる信号を該弁６１に送信する。
【００２０】
従って、各燃料噴射器６０を現在起動させることが現在望ましい（つまり、複数の軸方向円周ステージ）場合には、制御装置８０は、弁６１の各々に信号を送って開放させ、それによって燃料噴射器６０の各々を起動させる。反対に、移行領域４３の特定の軸方向ステージの各燃料噴射器６０を現在起動させることが現在望ましい（つまり、単一の軸方向円周ステージ）場合には、制御装置８０は、その単一の軸方向円周ステージの燃料噴射器６０のみに対応する弁６１の各々に信号を送って開放させ、それによって燃料噴射器６０の各々を起動させる。言うまでもなく、この制御システムは、単に例示的なものであって、燃料噴射器構成の複数の組合せが可能であること、また燃料噴射器６０の起動及び停止の少なくとも一方を制御するためのその他のシステム及び方法も使用可能であることが理解される。
【００２１】
加えて、上述したように複数の燃料噴射器構成を有する複数の燃料噴射器６０が存在する場合には、制御装置８０はさらに、特定の燃料噴射器構成を有する燃料噴射器６０のみを任意のある時点で起動させるように構成することができる。従って、チューブ内チューブ噴射器構成１２５を有する各燃料噴射器６０を現在起動させることが現在望ましい場合には、制御装置８０は、燃料噴射器６０に対応する弁６１の各々に信号を送って開放させる。反対に、旋回噴射器１５５を備えた各燃料噴射器６０を現在起動させることが現在望ましい場合には、制御装置８０は、開放すべき旋回噴射器１５５を含む燃料噴射器６０のみに対応する弁６１の各々に信号を送って開放させる。
【００２２】
本発明の別の態様によると、タービン５０と燃焼器２０との間に配置された移行領域４３によってタービン５０が燃焼器２０に流体結合されているガスタービンエンジン１０を運転する方法を提供する。本方法は、燃焼器２０内の第１の内部２１に第1の燃料を供給するステップと、燃焼器２０内の第１の内部２１内で第1の燃料を燃焼させるステップと、単一の軸方向ステージ、複数の軸方向ステージ、単一の軸方向円周ステージ及び複数の軸方向円周ステージのいずれか１つにおける移行領域４３内の第２の内部４１に第２の燃料を供給するステップと、第２の燃料と第１の内部２１から受入れた燃焼生成物のストリームとを移行領域内の第２の内部４１内で燃焼させるステップとを含む。
【００２３】
この場合に、単一の軸方向ステージにおける第２の内部４１に第２の燃料を供給するステップは、単一の燃料噴射器６０を起動させるステップを含み、複数の軸方向ステージにける第２の内部４１に第２の燃料を供給するステップは、移行領域４３の複数の軸方向位置にそれぞれ配置された複数の燃料噴射器６０を起動させるステップを含み、単一の軸方向円周ステージにおける第２の内部４１に第２の燃料を供給するステップは、移行領域４３の単一の軸方向位置における該移行領域４３の円周の周りにそれぞれ配置された複数の燃料噴射器６０を起動させるステップを含み、また複数の軸方向円周ステージにおける第２の内部４１に第２の燃料を供給するステップは、移行領域４３の複数の軸方向位置における該移行領域４３の円周の周りにそれぞれ配置された複数の燃料噴射器６０を起動させるステップを含む。
【００２４】
図２を参照すると、図２は、燃料分割流制御のための様々な選択肢のグラフ図を示していることが分かる。図２において、ヘッドエンド燃料分割流のパーセンテージは、燃焼器２０及び／又は移行領域４３内の温度の測定値であるＴｆｉｒｅ値（燃焼温度値）に対してプロット表示されている。制御装置８０はさらに、ヘッドエンド１１及び／又は燃料噴射器６０に向かう第１及び第２の燃料の流れ方向を制御するように構成されているので、ＬＬＩ燃料ステージングもまた、図２に示す制御選択肢に従い制御装置８０によって制御することができることが分かる。そのために、制御装置８０は、上述したような弁６１と弁７３とに結合されて、燃料噴射器６０への第２の燃料の送給を制御し、またヘッドエンド１１への第１の燃料及び／又はＬＬＩ燃料の送給を制御する。
【００２５】
図２に示すように、そのような制御のための第１の選択肢は、Ｔｆｉｒｅの所定の値が達成された時に、ＬＬＩ燃料ステージングのために第１の燃料及び／又はＬＬＩ燃料のあるパーセンテージ（＜１００％）を移行領域４３に送給する固定ヘッドエンド分割流を用いることである。その時点から、移行領域４３に送給する燃料のパーセンテージは、ほぼ一定に維持される。第２の選択肢は、ヘッドエンド分割流スケジュールを用いることである。このケースでは、ＬＬＩ燃料のパーセンテージは、Ｔｆｉｒｅの値が所定の値を越えて増大するにつれて、比例して又はあるその他の適当な関数に従って増大する。第３の選択肢は、ＬＬＩ燃料のパーセンテージを燃焼器２０、圧縮機３０、移行領域４３及び／又はタービン５０の内部環境の幾つかの特性のいずれか１つ又はそれ以上の関数にすることである。例えば、このパーセンテージは、測定した圧縮機吐出温度及び圧力状態であるＴｃｄ又はＰｃｄ、燃焼器２０、圧縮機３０又は移行領域４３内からの湿度読取り値、ガスタービン排気温度及び／又は計算燃焼器出口温度であるＴ３９の関数にすることができる。
【００２６】
上述した第３の選択肢はまた、現在の修正ウォッベ指数（ＭＷＩ）を考慮するように変更することもできる。このケースでは、ＭＷＩが燃料のエネルギー密度を示すこと、また所定の燃料ノズル面積の場合に、低いＭＷＩは、ヘッドエンド燃料ノズルにおける圧力比の増加を示し、この圧力比の増加は、ＬＬＩ燃料ノズルがそれに対して鈍感な望ましくないダイナミックスを引き起こす可能性があることが知られているので、ＬＬＩ燃料のパーセンテージもまた、ＭＷＩの関数にすることできる。このようにして、ＭＷＩが増大するにつれて、ＬＬＩ燃料のより大きなパーセンテージが移行領域４３に向けられる。３つの選択肢の各々によると、燃焼器２０、圧縮機３０、移行領域４３及び／又はタービン５０内の温度及び圧力を測定することが必要であると思われる場合には、燃焼器２０、圧縮機３０、移行領域４３及び／又はタービン５０内に熱電対／圧力計１００又はあらゆるその他の適当な環境測定装置を取付けることができる。
【００２７】
図３を参照すると、ＬＬＩ機能を備えたタービンを制御する方法は、タービンを運転するステップ３００と、一定の期間後に又はＴｆｉｒｅの所定の値が達成された時にＬＬＩを開始するステップ３１０と、また、第１の選択肢によると、同じレベルでＬＬＩを作動させ続けるステップ３５０とを含むことが分かる。反対に、第２の選択肢によると、本方法は、次第に上昇するレベルでＬＬＩを作動させ続けるステップ３５０を含む。その一方で、第３の選択肢によると、燃焼器２０、圧縮機３０及び／又は移行領域４３のあらゆる具体的な測定特性が設定パラメータよりも高いか又は低いかが判定され３２０、またこの判定の結果に基づいてＬＬＩレベルが低下され３３０、上昇され３４０又は維持され、またその後ＬＬＩ作動が続行される３５０。
【００２８】
さらに図１を参照すると、制御装置８０はさらに、三方弁１１０、及び幾つかの実施形態では燃料噴射器６０又は上述したように弁６１の周りのマニフォルド上に配置された付加的弁を制御するように構成される。従って、制御装置８０は、圧縮機３０によって燃焼器２０及び移行領域４３に或いは各燃料噴射器６０に送給される吸気の空気分割流を制御することができる。このようにして、制御装置８０は、燃料分割流と空気分割流とを同時に変更することができる。従って、制御装置８０は、それによって燃焼システムの最適燃空比を順守した燃焼システムのための作動経路を構成することができる。本発明の様々な実施形態によると、三方弁１１０はさらに、ターンダウン活動及び／又はエネルギー省（ＤｏＥ）プログラムの拡大で、空気冷却媒体システム全体の一部として統合することができる。
【００２９】
上記したように、三方弁１１０の制御は、燃焼システムの燃空比を最適化するように達成される。これらの燃空比は、燃焼器２０及び移行領域４３の仕様に基づくものとして予め選定することができ、或いは現在の環境状態に基づいたものとすることができる。このケースでは、制御装置８０は、燃焼器２０、圧縮機３０、移行領域４３及びタービン５０内に取付けた熱電対／圧力計１００によって得られた温度及び／又は圧力読み値に基づいて、燃焼器２０又は移行領域４３内の燃空比を増大させることができる。
【００３０】
遅延希薄噴射（ＬＬＩ）はまた、非ＬＬＩ燃焼器が一般的に扱うことができない精油所ガスのような代替ガスを含む複数のガスストリームの移行領域４３内への噴射を可能にすることができる。精油所ガスのような高い反応性のガスは一般的に、予混合器内における望ましくない保炎が懸念されるため、予混合燃焼器によっては扱うことができない。他方、天然ガスと混合された又は混合されていない場合の精油所ガスは、一部のケースでは、特に燃料噴射器６０が保炎耐性を有する場合には、そのような問題なしに移行領域４３内に直接噴射することができる。ここで、精油所ガスを天然ガスと混合する場合には、使用する天然ガスの量は、上記のように、Ｔｃｄ、Ｐｃｄ及びＴ３９の関数とすることができる。また、精油所ガスを移行領域４３内に噴射する場合には、ヘッドエンド１１において保炎感受性予混合器を使用して、保炎事象の発生可能性を防止するか又は実質的に減少させることができる。
【００３１】
図１に示すように、制御装置８０によって制御される精油所ガス弁９１を介して供給源９０から燃料回路７０のブランチ７１又は７２内に、代替ガスを噴射することができる。このようにして、移行領域４３内に代替ガスを噴射するようにすることを決定した場合には、制御装置８０は、代替ガスが燃料回路７０を通して燃料噴射器６０に向けて伝搬することができるように、精油所ガス弁９１を開放することができる。
【００３２】
さらに別の実施形態として、代替ガスは、天然ガスと混合して、使用中の特定のヘッドエンド１１の耐性を反映した組成の第１の燃料を形成することができることが理解される。代替ガスは、そのような混合を行なって又は行なわないで、第２の燃料を形成することができる。
【００３３】
加えて、代替ガスは、上述したように燃料回路７０によって供給源９０から受入れた精油所ガスと、メタンよりも高い反応性である成分から成るガスとを含むことができることもさらに理解される。より具体的には、代替ガスは、約０．５体積％以上の量の水素、約５体積％以上の量のエタン、約１０体積％以上の量のプロパン、約５体積％以上の量のブタン又はブタン以上の炭化水素を含有したガスを含むことができる。
【００３４】
燃料回路７０はまた、複数のブランチ７１及び７２を組込んで燃料流量における変化に適応するようにすることができる。次に、複数のブランチ７１及び７２はまた、付加的な燃料流れ面積を与えることによって又は別々の燃焼モード（つまり、拡散及び予混合）を構成するような方法で燃料を導入することによって、燃料組成における大きな変化を可能にするように使用することができる。ブランチ７１及び７２はまた、燃料ウオッベ指数及び燃料組成における変動を可能にし、また動的調整を可能にすることができる。燃料回路７０のブランチ７１及び７２は、該燃料回路７０のブランチとして、移行領域４３内の付加的燃料ノズルとして又はこれらの選択肢並びにその他の適当な選択肢の組合せとして具体化することができる。
【００３５】
ブランチ７１及び７２はさらに、それらの長さに沿って配置された触媒部分酸化リアクタ（ＣＰＣＲ）１２０を含むことができる。ＣＰＣＲ１２０は、第１又は第２の燃料内のメタンを水素に変換しかつ／又は窒素酸化物を発生させないでメタンを部分的に酸化させる。その結果、ＬＬＩに使用する反応済み燃料は、既に部分的に酸化されているので、その燃料は、そうでなければ該燃料が噴射されることになっていたよりも遅延した時期であっても移行領域４３内に噴射することができる。
【００３６】
限られた数の実施形態に関してのみ本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示した実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解される筈である。むしろ、本発明は、これまで説明していないが本発明の技術思想及び技術的範囲に相応するあらゆる数の変形、変更、置換え又は均等な構成を組込むように改良することができる。さらに、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、本発明の態様は説明した実施形態の一部のみを含むことができることを理解されたい。従って、本発明は、上記の説明によって限定されるものと見なすべきではなく、本発明は、特許請求の範囲の技術的範囲によってのみ限定される。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガスタービンエンジン
１１  ヘッドエンド
１２  複数の予混合ノズル
１３  標準的燃焼器構成
１４  ＤＬＮ１＋燃焼器構成
１５  ＤＬＮ２＋燃焼器構成
１６  ＤＬＮ２．６／２．６＋燃焼器構成
２０  燃焼器
２１  第１の内部
３０  圧縮機
４０  スリーブ
４１  第２の内部
４２  希釈孔
４３  移行領域
５０  タービン
６０  燃料噴射器
６１  弁
７０  燃料回路
７１、７２  ブランチ
８０  制御装置
９０  供給源
９１  精油所ガス弁
１００  熱電対／圧力計
１１０  三方弁
１２０  触媒部分酸化リアクタ
１２５  チューブ内チューブ噴射器構成
１３０  チューブ
１４０  衝突スリーブ表面
１４５  スリーブ
１５０  界面部分
１５５  旋回噴射器
１６０  マニフォルド
１６５  パージ
１７０  スワーラ
１７５  濃厚触媒噴射器構成
１８０  濃厚触媒エレメント
１８５  マルチチューブ／シャワーヘッド噴射器構成
１９０  複数のチューブ
３００  タービンを運転する
３１０  ＬＬＩを開始する
３２０  判定する
３３０  ＬＬＩレベルを低下させる
３４０  ＬＬＩレベルを上昇させる
３５０  ＬＬＩを作動させ続ける
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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