(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気を混合して燃焼させることによりガスタービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器であって、
縦に配置された筒型の燃焼筒と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に空気を旋回させて供給することにより前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスの循環流を生成するスワラと、
前記スワラよりも下方において前記燃焼筒内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材と、
前記環状部材内の下部の内周面に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒内で空気が旋回するように前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径に対して所定方向に傾斜して形成されて開口し、前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスの循環流を生成する複数の第１空気供給孔と、
第１空気供給孔が設けられた環状部材内の上部であって前記燃焼筒の上部の最低部に相当する位置に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径と一致するように設けられた複数の第２空気供給孔と、
を具備することを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成すべくガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部で燃料を燃焼させるために燃焼筒の内部に空気を供給するガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法であって、
前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスが上下方向に循環する第１の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の上部で空気を供給し、
前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスが上下方向に循環する第２の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の中央部分の内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材内の下部内周面から空気を供給し、
前記燃焼筒内の前記環状部材内の上部内周面から前記燃焼筒の中心に空気を供給して上向き及び下向きの流れを作ることにより前記第１の循環流と前記第２の循環流を促進することを特徴とするガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料と空気を混合して燃焼させることによりガスタービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器と、このガスタービン燃焼器における空気供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、ガスタービン装置の発明が開示されている。ここに開示されているような一般的なガスタービン装置は、圧縮空気を生成するコンプレッサと、燃焼ガスで駆動されるタービンが、共通のタービン軸の両端に取り付けられた構成を備えており、またコンプレッサで生成した圧縮空気で燃料を燃焼させ、タービンを駆動する燃焼ガスを生成するための燃焼器を備えている。コンプレッサから供給される圧縮空気が燃焼器に送り込まれて燃料を燃焼させ、ここで生成した高温高圧の燃焼ガスがタービンに供給されてタービン軸を回転させ、このタービン軸に連結された発電機等を駆動するとともに、コンプレッサを駆動して圧縮空気の生成も行なう。
【０００３】
このようなガスタービン装置の燃焼器においては、タービン駆動後に外部に排出される燃焼ガスについて、環境保護の面から低ＮＯx 化が求められるようになっており、そのための手法として部分過濃形態燃焼方式（Rich burn Quick quench Lean burn, 略してRQL 方式）が一般的に用いられている。
【０００４】
図３は、ガスタービン装置の燃焼器と、この燃焼器におけるＲＱＬ方式の模式図であり、図４は図４のＸ−Ｘ切断線における断面図である。また図５は、ガスタービン燃焼器での燃焼における縦軸の当量比（φ）と横軸の断熱火炎温度との関係を示すグラフである。ここで、これらの図を参照して燃焼器の構造とＲＱＬ方式の燃焼について説明する。
【０００５】
図３に示すように、燃焼器１００は、図示しないコンプレッサから圧縮空気が供給される外筒１０１と、その内部に配置された燃焼筒１０２を本体としている。外筒１０１及び燃焼筒１０２は共に略円柱形であり、共に鉛直方向に平行な軸線を一致させた縦型で配置されている。外筒１０１及び燃焼筒１０２の頂部には、燃焼筒１０２内に燃料を供給するための燃料供給装置１０３が設けられており、燃焼筒１０２の内部に燃料を供給することができる。さらに燃焼筒１０２の頂部には、燃料供給装置１０３を囲んでスワラ１０４が設けられており、外筒１０１内に供給された圧縮空気を、燃焼筒１０２の軸線に直交する面内で回転する旋回流となるように燃焼筒１０２内に供給することができる。
【０００６】
さらに、図３及び図４に示すように、燃焼筒１０２の略中央部分には、燃焼筒１０２の軸線に直交する面内において、燃焼筒１０２の半径と一致するように配置された複数の空気供給管１０５が設けられており、外筒１０１内の空気を全周から燃焼筒１０２内の中心に向けて供給できるようになっている。
【０００７】
以上のように構成された燃焼器１００において、外筒１０１内に圧縮空気を供給し、燃料供給装置１０３によって燃料を供給すると、図３中に矢印で燃焼ガスの流れ方向を示すように、燃料供給装置１０３によって燃料が供給される燃焼筒１０２の上部では、スワラ１０４によって供給される空気の旋回流と燃料が混合して燃焼され、燃焼筒１０２の縦方向の略中央付近にある空気供給管１０５の部分を底部として上下に再循環する燃焼ガスの再循環流が生成される。このように燃料供給装置１０３の直下において上下の再循環流が生成される燃焼器１０２内の上半部の領域を一次燃焼領域Ａと呼ぶ。
【０００８】
図５は、燃焼器での燃焼における当量比（φ）と断熱火炎温度との関係を示すグラフである。ここで、当量比とは理論空燃比／空燃比で示される。このグラフに黒丸で示すように、燃焼器１００内の前記一次燃焼領域においては、当量比を１以上に保持することによって火炎温度を下げることができる。
【０００９】
図３に示すように、一次燃焼領域Ａを通過した燃焼ガスは、空気供給管１０５から供給される多量の空気で急速に希釈され、下方の領域に入る。この一次燃焼領域Ａの下方の領域を二次燃焼領域Ｂと呼ぶ。
【００１０】
図５中のグラフに白丸で示すように、燃焼器１００内の前記二次燃焼領域Ｂにおいては、一次燃焼領域Ａを通過した燃焼ガスは、空気供給管１０５から供給される多量の空気で急速に希釈され、図５中の黒丸から白丸に至る矢印で示すように、当量比は急速に１以下となるので、その結果、前記二次燃焼領域Ｂにおいても火炎温度は低い状態に維持される。
【００１１】
このように、従来の燃焼器におけるＲＱＬ方式によれば、図５に示すように、サーマルＮＯx 発生源となる火炎温度の高い当量比１付近を避けて燃焼を完結することができるものとされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−８３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところが、ＲＱＬ方式による燃焼を行なっていた従来の燃焼器１００によれば、図３及び図４に示すように、燃焼筒１０２の略中央部分に設けられた複数の空気供給管１０５は、空気を燃焼筒１０２の内部の中心に向けて半径に沿って直線的に供給するだけなので、二次燃焼領域Ｂにおける燃焼ガスの流れは単に上部から下方への直線状の一方通行となる。比較的低温で燃料が薄い二次燃焼領域Ｂにおいて、このような直線的な燃焼ガスの流れの中で燃焼を完結させるためには相応の滞留時間が必要となり、そのためには燃焼筒１０２の内部空間を大きくする必要がある。実際には、燃焼筒１０２の上下方向の長さを大きくとらなければならず、燃焼器全体としてのサイズが大きくなってしまうという問題があった。さらに、そのような大きな空間の燃焼器を使用したとしても、上記のような直線的な燃焼ガスの流れによれば空気と燃料の混合不足が生じて完全な燃焼が得られず、このためにタービン駆動に必要な温度・圧力の燃焼ガスが得られず、また未燃焼・不完全燃焼の燃料が排出されてしまうという問題もあった。
【００１４】
本発明は、上述したような従来の問題点を解決することを目的としており、ＲＱＬ方式の燃焼を行なうガスタービン用の燃焼器において、二次燃焼領域における混合を促進して燃焼をより完全に行なわせるとともに、燃焼器全体のサイズをコンパクト化することができるガスタービン燃焼器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に記載されたガスタービン燃焼器は、
燃料と空気を混合して燃焼させることによりガスタービンを駆動するための燃焼ガスを生成するガスタービン燃焼器であって、
縦に配置された筒型の燃焼筒と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に燃料を供給する燃料供給装置と、
前記燃焼筒の上端部に取り付けられて前記燃焼筒内に空気を旋回させて供給することにより前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスの循環流を生成するスワラと、
前記スワラよりも下方において前記燃焼筒内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材と、
前記環状部材内の下部の内周面に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒内で空気が旋回するように前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径に対して所定方向に傾斜して形成されて開口し、前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスの循環流を生成する複数の第１空気供給孔と、
第１空気供給孔が設けられた環状部材内の上部であって前記燃焼筒の上部の最低部に相当する位置に、前記燃焼筒とともに内外に貫通し、かつ、前記燃焼筒の軸線に直交する面内において前記燃焼筒の半径と一致するように設けられた複数の第２空気供給孔と、
を具備することを特徴としている。
【００１８】
請求項２に記載されたガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法は、
ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成すべくガスタービン燃焼器の燃焼筒の内部で燃料を燃焼させるために燃焼筒の内部に空気を供給するガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法であって、
前記燃焼筒内の上部に燃焼ガスが上下方向に循環する第１の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の上部で空気を供給し、
前記燃焼筒内の下部に燃焼ガスが上下方向に循環する第２の循環流が生成されるように、前記燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成するように前記燃焼筒の中央部分の内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材内の下部内周面から空気を供給し、
前記燃焼筒内の前記環状部材内の上部内周面から前記燃焼筒の中心に空気を供給して上向き及び下向きの流れを作ることにより前記第１の循環流と前記第２の循環流を促進することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１に記載されたガスタービン燃焼器によれば、頂部のスワラによって空気の旋回流が燃焼筒内に供給されるため、燃焼筒の上部の空間には燃焼ガスが上下方向に再循環する一次燃焼領域が生成され、またスワラよりも下方で燃焼筒に設けられた第１空気供給孔によって空気の旋回流が燃焼筒内に供給されるため、燃焼筒の下部の空間においても燃焼ガスが上下方向に再循環する二次燃焼領域が生成される。このように、二次燃焼領域においても、一次燃焼領域と同様に燃焼ガスの再循環流が形成されるので、そのような再循環する流れの中で燃焼ガスは燃焼を完結させるために必要な相応の滞留時間をかせぐことが可能となる。従って、燃焼筒の内部空間を大きくする必要はなく、従って燃焼筒の上下方向の長さは従来に比べて小さくでき、燃焼器全体をコンパクト化することが可能となる。さらに、そのように小さな燃焼器を使用したとしても、上記のような再循環流によれば空気と燃料は十分に混合するために完全燃焼がなされ、タービン駆動に必要な燃焼ガスが得られるために動力源として所期の性能が達成されるとともに、排出ガスについても所期の低ＮＯx 化とともに未燃ガスの排出抑制が達成できるという効果もある。
【００２０】
請求項２に記載されたガスタービン燃焼器によれば、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、第１空気供給孔は、燃焼筒の軸線に直交する面内で燃焼筒の半径に対して傾斜して形成されているので、この第１空気供給孔から燃焼筒内に供給された空気は燃焼筒内で確実に旋回流を生成し、一次燃焼領域の下方において上下方向に再循環する二次燃焼領域を生成することができる。
【００２１】
請求項３に記載されたガスタービン燃焼器によれば、請求項２記載のガスタービン燃焼器において、燃焼筒の一次燃焼領域の最低部に相当する位置に、燃焼筒の軸線に直交する面内で燃焼筒の中心に向けて直線的に空気を吹き込む第２の空気供給孔を設けたので、この第２の空気供給孔から空気を供給すれば、この空気流が壁となって一次燃焼領域内で移動している燃焼ガスを受け止めて下方へ通過するのを防止し、以て当該燃焼ガスの上方への戻りを補助して一次燃焼領域における再循環が促進されるという効果がある。
【００２２】
請求項４に記載されたガスタービン燃焼器における燃焼用空気供給方法によれば、
燃焼筒の上部で空気を供給し、燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成し、これによって燃焼筒内の上部で燃焼ガスが上下方向に再循環する第１の再循環流を生成する。さらに、前記燃焼筒の下部で空気を供給し、燃焼筒の軸線に直交する面内で空気の旋回流を生成し、これによって燃焼筒内の下部で燃焼ガスが上下方向に再循環する第２の再再循環流を生成する。このように、二次燃焼領域においても、一次燃焼領域と同様に燃焼ガスの再循環流が形成されるので、そのような再循環する流れの中で燃焼ガスは燃焼を完結させるために必要な相応の滞留時間をかせぐことが可能となる。従って、使用する燃焼筒については、その内部空間を大きくする必要はなく、従って燃焼筒の上下方向の長さは従来に比べて小さくでき、燃焼器全体をコンパクト化することが可能となる。さらに、そのように小さな燃焼器を使用したとしても、上記のような再循環流によれば空気と燃料は十分に混合するために完全燃焼がなされ、タービン駆動に必要な燃焼ガスが得られるために動力源として所期の性能が達成されるとともに、排出ガスについても所期の低ＮＯx 化とともに未燃ガスの排出抑制が達成できるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン燃焼器の構造と燃焼ガスの流れを模式的に表した断面図である。
【図２】（ａ）は図１におけるＡ−Ａ切断線における断面図、（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ切断線における断面図、（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ切断線における断面図である。
【図３】従来のガスタービン燃焼器の構造と燃焼ガスの流れを模式的に表した断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ切断線における断面図である。
【図５】ガスタービン燃焼器での燃焼における当量比と断熱火炎温度の関係を示すグラフを表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、本発明の実施形態に係るガスタービン燃焼器（以下、単に燃焼器１と称する）の構造と燃焼ガスの流れを模式的に表した断面図であり、図２（ａ）は図１におけるＡ−Ａ切断線における断面図、同図（ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ切断線における断面図、同図（ｃ）は図１におけるＣ−Ｃ切断線における断面図である。
図１に示すように、燃焼器１は、図示しないコンプレッサから圧縮空気が供給される外筒２と、外筒２の内部に配置された燃焼筒３を本体としている。外筒２及び燃焼筒３は共に頂部が錐形とされた略円柱形であり、共に鉛直方向に平行な軸線を一致させた縦型で配置されている。外筒２及び燃焼筒３の頂部の中央には、燃焼筒３内に燃料を供給するための燃料供給装置４が設けられており、外筒２の外側から燃焼筒３の内部に燃料を供給することができる。さらに燃焼筒３の頂部には、燃料供給装置４を囲んで旋回空気生成手段としてのスワラ５が設けられており、図示しないコンプレッサから外筒２内に供給された圧縮空気を燃焼筒３の頂部から内部に供給し、燃焼筒３の軸線に直交する面内で回転する旋回流を燃焼筒３内に起こすことができるようになっている。従ってスワラ５が燃焼筒３内に旋回流を生成している状態で燃料供給装置４から燃料を供給して点火することにより、燃焼筒３内の上部に上下に循環する燃焼ガスの再循環流を生成して一次燃焼領域Ａを構成することができる。なお、燃焼ガスが上下方向に再循環する一次燃焼領域Ａの大きさは、主としてスワラ５の性能によって定められる。
【００２５】
また、この一次燃焼領域Ａでは、図５中のグラフに黒丸で示すように当量比を１以上に保持することによって火炎温度を必要な程度にまで下げて燃料と空気の混合気が燃焼しにくい状態となっており、これによって燃焼ガス中に含まれるＮＯX の量は可及的に減少せしめらるようになっている。
【００２６】
図１及び図２（ｂ）に示すように、燃焼筒３の縦方向（高さ方向）の略中央部分、すなわち一次燃焼領域Ａの最低位にあたる部分よりもやや下方には、旋回空気生成手段として、複数の第１空気供給孔６が設けられており、燃焼筒３内の下部である一次燃焼領域Ａの下方に破線の矢印で示すように空気を供給させ、実線の矢印で示すように空気を旋回させることができるようになっている。
【００２７】
図２（ｂ）に示すように、これらの第１空気供給孔６は、燃焼筒３の略中央部分の内面側に設けられた所定厚さを有する環状部材７に、燃焼筒３とともに内外に貫通して形成された孔であって、各孔６は環状部材７の下半部の内周面に対して概ね接線で接するような姿勢で開口している。従って、各第１空気供給孔６から燃焼器１内に吹き込まれた空気は、環状部材７の内周面に沿って旋回し、一次燃焼領域Ａよりも下方である燃焼器１の内部空間の下部に、燃焼ガスの再循環流を生成することができ、これによって一次燃焼領域Ａの下方に、燃焼ガスの再循環流を生成して二次燃焼領域Ｂを構成できるようになっている。
【００２８】
また、この二次燃焼領域Ｂでは、一次燃焼領域Ａを通過した燃焼ガスは、空気供給孔から供給される多量の空気で急速に希釈されるため、図５中の黒丸から白丸に至る矢印で示すように、当量比が急速に１以下となるので、その結果、前記二次燃焼領域Ｂにおいても火炎温度は低い状態を維持するため燃料と空気の混合気が燃焼しにくい状態となっており、これによって燃焼ガス中に含まれるＮＯX の量が可及的に減少せしめられる効果は継続するようになっている。
【００２９】
図１及び図２（ａ）に示すように、第１空気供給孔６が設けられた環状部材７の上半部、すなわち第１空気供給孔６の直上には、複数の第２空気供給孔８が所定間隔で設けられている。これらの第２空気供給孔８は、燃焼筒３の軸線に直交する面内において燃焼筒３の半径と一致するように配置され、従って各第２空気供給孔８はいずれも燃焼筒３の中心を向いている。なお図２（ａ）に示す一例では、第２空気供給孔８は８本であり、周方向に４５度間隔で配置されているが、この数及び角度間隔に限定されるものではない。
【００３０】
これら第２空気供給孔８が形成されている位置は、前述した一次燃焼領域Ａの最低位にあたる部分にあり、図１及び図２中に矢印で示すように第２空気供給孔８から内部に供給された空気は燃焼筒３の中心に集まり、さらに図１中に示すように上向き及び下向きの流れを作り、これが一種の空気の障壁を構成する。すなわち、このような第２空気供給孔８からの空気流により、一次燃焼領域Ａにおける燃焼ガスの下降流はそのまま下方に通過することなく逆に上方に方向付けられるため、燃焼ガスは上方へ戻るように補助されて一次燃焼領域Ａにおける前述した再循環が促進される。また、前述した第１空気供給孔６による旋回流は、第２空気供給孔８からの空気流により、上方に向かうことなくむしろ下方に方向付けられる。このため、一次燃焼領域Ａよりも下方である燃焼器１の内部空間の下部では、一次燃焼領域Ａからの燃焼ガスにさらに空気が混合されて上下に循環しながら燃焼する燃焼ガスの再循環流が促進され、これによって前述したような二次燃焼領域Ｂが生成される。
【００３１】
このように本実施形態では、上方の一次燃焼領域Ａと下方の二次燃焼領域Ｂとを区分する機能を発揮する第２空気供給孔８は、前述したようにスワラ５で生成されることが期待される一次燃焼領域Ａの大きさを考慮し、燃焼器１において一次燃焼領域Ａの最低位となるような位置に設置することが好ましく、従って二次燃焼領域Ｂを形成するための旋回流を生成する第１空気供給孔６は、第２空気供給孔８の直下位置に形成することが好ましい。
【００３２】
なお、本実施形態では、二次燃焼領域Ｂを生成するための第２空気供給孔８は、図２（ｂ）に示すように環状部材７に形成した複数の貫通孔からなるものであったが、燃焼筒３内に旋回流を生成できるものであれば構成上の限定はない。例えば図２（ｃ）に示すように、円周状に連続開口したスリット９の中に複数枚の仕切板１０を渦巻き状に配置し、隣接する仕切板１０，１０によって区画される各開口の断面積が内側の出口に行くに従って小さくなるようにし、図中破線の矢印で示すように空気を流入させて燃焼器１の内部に実線の矢印で示すような旋回流を生成する空気導入装置１１でもよいし、又は旋回流を起こすために自由回転可能とされた前記スワラ５と同様のスワラであってもよい。
【００３３】
以上説明した燃焼器１における燃焼の態様について説明する。
タービンが始動してコンプレッサからの空気が外筒２の内部に供給され、この空気がスワラ５から燃焼筒３の上方内部に旋回流として供給されるとともに、第１空気供給孔６から燃焼筒３の略中央内部に旋回流として供給されると、燃料供給装置４から燃料が燃焼筒３内に供給されて所定のタイミングで点火が行なわれる。
【００３４】
図１に示すように、燃料供給装置４からの燃料はスワラ５から供給された旋回する空気と混合されて燃焼しながら下方に向かうが、第２空気供給孔８から水平方向へ供給される空気流の障壁によってストレートに燃焼筒３の下方に移動はせず、上下方向の再循環が促進されて燃焼筒３の上方内部の一次燃焼領域Ａで上下に再循環する循環流となる。図５中のグラフ上の黒丸で示すように、この一次燃焼領域Ａでは、当量比が１以上に設定されているため、火炎温度は必要な程度に低く、燃料と空気の混合気は燃焼しにくい状態にある。このため、一次燃焼領域Ａで燃焼ガス中に生じるＮＯX の量は可及的に減少せしめらる。
【００３５】
図１に示すように、一次燃焼領域Ａを通過した燃焼ガスは、第１空気供給孔６から供給される多量の空気で急速に希釈され、燃焼筒３の下方の領域に入る。この二次燃焼領域Ｂでは、一次燃焼領域Ａを通過した燃焼ガスが、第１空気供給孔６から供給される多量の空気で急速に希釈されるので、図５において燃焼がグラフ上の黒丸の状態から白丸の状態に変化するのを示したように、当量比は急速に１以下となり、その結果二次燃焼領域Ｂにおいても火炎温度は低い状態を維持し、二次燃焼領域Ｂで燃焼ガス中に生じるＮＯX の量も可及的に減少せしめらる。
【００３６】
このように、本発明の燃焼器１におけるＲＱＬ方式によれば、図５に示すように、サーマルＮＯx 発生源となる火炎温度の高い当量比１付近を避けて燃焼を完結することができ、排気中のＮＯx を可及的に減少させることができる。
【００３７】
ところで、本実施形態によれば、燃焼筒３の下方内部にある二次燃焼領域Ｂでは、第１空気供給孔６からの空気は、概ね燃焼器１の内周面に沿う方向で燃焼器１内に送り込まれるので、周状の燃焼器１内で渦を形成する。従って、第２空気供給孔８からの空気が構成した壁を経て、燃焼筒３の上方の一次燃焼領域Ａから移行してきた燃焼ガスは、この第１空気供給孔６からの渦状の空気に巻き込まれて旋回流となり、図１中に矢印で示すように燃焼器１の下方内部で上下方向の再循環流を作る。このように燃焼ガスが上下方向に再循環する二次燃焼領域Ｂでは、図３に示したような燃焼ガスがストレートに下方に移行する従来例の場合と比べ、燃焼ガスが再循環の経路を移動する距離が長くなるため、燃焼筒３内を流れながら燃焼を完結させるために燃焼ガスに必要な相応の滞留時間が達成される。
【００３８】
すなわち、二次燃焼領域Ｂでは比較的低温で燃料が薄いために燃料は燃焼しにくいが、このように燃焼筒３内で燃焼ガスを再循環させて燃焼時間を稼げば、必要な滞留時間を達成できるため、燃焼筒３の内部空間を大きくする必要がなくなる。すなわち、従来の燃焼筒に比べて二次燃焼領域Ｂの長さを小さくできる。例えば従来の燃焼器１００を示した図３では、燃焼筒１０２の下半部の二次燃焼領域Ｂでは燃焼ガスが下方に向けて直進するため、燃焼筒１０２の縦方向の長さを大きくとらなければガスの十分な燃焼に必要な滞留時間が確保できなくなってしまうが、本実施形態によれば上述の通り燃焼器１のサイズを大きくする必要がなくなり、コンパクトな構成とすることができる。
【００３９】
また、本実施形態の燃焼器１によれば、このように従来に比較して小さいにも関わらず、一次燃焼領域Ａ及び二次燃焼領域Ｂの双方で再循環流による空気と燃料の良好な混合状態が得られるため、燃焼はより良好な状態となる。このためタービン駆動に必要な温度・圧力の燃焼ガスが確実に得られるとともに、排出ガス中に未燃焼・不完全燃焼の燃料が含まれることもなく、前述したＮＯX 量の低減とともに環境に対する負荷の低減が図れる効果もある。
【符号の説明】
【００４０】
１…燃焼器
３…燃焼筒
５…スワラ
６…第１空気供給孔
８…第２空気供給孔
Ａ…一次燃焼領域
Ｂ…二次燃焼領域
【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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