(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気を混合して燃焼するための燃焼室と、前記燃焼室のガス流れ方向上流に、前記燃焼室内に燃料と空気を供給して火炎を保持するためのバーナとを備えたガスタービン燃焼器であって、
前記バーナは、燃料を噴射する複数のガス噴孔と空気を噴射する複数の空気噴孔とがその円周方向に交互に配置された第１のスワラと、前記第１のスワラの外周に設けられた第２のスワラとを有し、前記第２のスワラには燃料を噴射するガス噴孔のみが複数配置されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第１のスワラに配置された前記ガス噴孔及び前記空気噴孔よりも半径方向内側に、燃料を噴射する複数の保炎強化用燃料噴孔が配置されていることを特徴とする燃焼器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第１のスワラに燃料を供給する第１の燃料系統に設けられた第１の燃料流量調節弁と、
前記第２のスワラに燃料を供給する第２の燃料系統に設けられた第２の燃料流量調節弁と、
ガスタービンの着火や負荷条件に応じて、前記第１の燃料系統および前記第２の燃料系統に供給する燃料流量を制御する制御装置とを備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項第２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記保炎強化用燃料噴孔に供給される燃料が、前記第１のスワラに供給される燃料の一部を分岐して供給したものとなるように構成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
請求項２又は４に記載のガスタービン燃焼器において、
前記保炎強化用燃料噴孔には、前記第１のスワラの半径方向内側に向かって燃料が噴射するように、前記第１のスワラの内側に傾斜する傾斜角が付与されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
請求項２，４，５の何れかに記載のガスタービン燃焼器において、
前記保炎強化用燃料噴孔に、前記第１のスワラの円周方向に傾斜する旋回角が付与されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項７】
請求項１から６の何れかに記載のガスタービン燃焼器において、
前記第１のスワラの半径方向中心部に、液体燃料を微粒化して噴射する油ノズルを配置したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項８】
燃料と空気を混合して燃焼するための燃焼室と、前記燃焼室のガス流れ方向上流に、前記燃焼室内に燃料と空気を供給して火炎を保持するためのバーナとを備え、前記バーナが、燃料を噴射する複数のガス噴孔と空気を噴射する複数の空気噴孔とがその円周方向に交互に配置された第１のスワラと、前記第１のスワラの外周に設けられた第２のスワラとを有し、前記第２のスワラには燃料を噴射するガス噴孔のみが複数配置されたガスタービン燃焼器の運転方法であって、
前記第１のスワラから噴射される燃料と空気の流量比が量論混合比条件に近づくように、前記第１のスワラから噴射される燃料流量を調整して燃焼させることで内周火炎を形成し、該内周火炎からの熱を利用して前記第２のスワラから噴射される燃料を燃焼させることで外周火炎を形成することを特徴とするガスタービン燃焼器の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼器に係るものであり、特に、難燃性ガスで、且つ、発熱量が低いガスを安定に燃焼するためのガスタービン燃焼器のバーナ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に発熱量の低い燃料は、ガスタービンの主要燃料であるＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）に比べて火炎温度が低く燃焼速度が遅いため、燃えにくい燃料である。また、燃焼の際にＮＯｘ排出量が少ないことも特徴の一つである。このような低カロリーガスの代表例として、高炉ガスが挙げられる。高炉ガスは製鉄プロセスにおいて高炉から発生する副生ガスで、近年、このガスをガスタービン燃料として利用したいというニーズが高まっている。
【０００３】
高炉ガスは一酸化炭素（ＣＯ）や水素（Ｈ2）を主要可燃成分とし、その他にＮ2やＣＯ2を多量に含む難燃性のガスである。このため、ガスタービンの着火から定格負荷範囲を高炉ガス専焼で運転することは難しく、着火から燃焼温度の低い部分負荷範囲を安定に運転（燃焼）するには、水素を含むコークス炉ガスなどを高炉ガスに混合し増熱して運転するか、液体燃料などの起動用燃料を別に設ける必要がある。また、難燃性ガスを安定に燃焼する必要があるため、ガスタービン燃焼器では、燃料と空気を別々の流路から供給する拡散燃焼方式を採用するのが一般的である。
【０００４】
一方、低カロリーガス焚きバーナの構造例としては、特許文献１（特開平５−８６９０２号公報）が挙げられる。バーナの半径方向中心部に起動用の油ノズルを備え、その外周にガス噴孔を配置し、さらにその外周にガス噴孔と空気噴孔を交互に配置した構造を採用している。このバーナは、石炭ガス化ガスなどのＮ2を多量に含む低カロリーガスを対象としたものである。
【０００５】
一般に、旋回噴流によって保炎するバーナにおいて、火炎を保持するためにはバーナの半径方向中心部近傍に、燃焼ガスが循環しバーナより噴出する燃料と空気に熱を与えるための循環ガス領域を形成する必要がある。特許文献１は、循環ガス領域を形成するために低カロリーガスを積極的に利用したものである。内周スワラにガス噴孔のみを配置し、内周スワラに大部分の燃料を供給することで、大量の低カロリーガスの運動量を利用して強い旋回流を形成し、保炎を強化することを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−８６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のバーナ構造において、高炉ガスを燃焼する場合には、石炭ガス化ガスに比べてＣＯ2含有量が多いために、バーナ（内外周スワラ）に形成される火炎の温度が低くなる。特に、内周スワラの火炎温度の低下は、循環ガス領域の火炎温度低下につながり、それに伴い外周スワラの火炎温度も低下するため燃焼反応が緩慢となり、燃焼器出口におけるＣＯ排出濃度が増加しやすかった。さらに、高炉ガスの燃焼において、高炉から発生するガスの発熱量が低下したときには、火炎が吹き飛びやすくなる場合もあった。
【０００８】
本発明の目的は、ＣＯ2を多量に含む高炉ガスなどの難燃性ガスで、且つ、発熱量が低いガスを安定に燃焼できるガスタービン燃焼器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料と空気を混合して燃焼するための燃焼室と、前記燃焼室のガス流れ方向上流に、前記燃焼室内に燃料と空気を供給して火炎を保持するためのバーナとを備えたガスタービン燃焼器であって、前記バーナは、燃料を噴射する複数のガス噴孔と空気を噴射する複数の空気噴孔とがその円周方向に交互に配置された第１のスワラと、前記第１のスワラの外周に設けられた第２のスワラとを有し、前記第２のスワラには燃料を噴射するガス噴孔のみが複数配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＣＯ2を多量に含む高炉ガスなどの難燃性ガスで、且つ、発熱量が低いガスを安定に燃焼できるガスタービン燃焼器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例を示す燃焼器構造、およびシステム系統図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すバーナの正面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示すバーナの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示すバーナの正面図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示すバーナの断面図である。
【図６】油ノズルを設けた場合の本発明の実施例を示すバーナの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に示す本発明の実施例は、高炉ガスや石炭ガス化ガス、バイオマスガス化ガスなど窒素（Ｎ2）や二酸化炭素（ＣＯ2）含有量の多い難燃性ガスで、且つ、発熱量が低いガスを安定に燃焼するためのガスタービン燃焼器のバーナ構造に関する。
【００１３】
高炉ガス以外の低カロリーガスとしては、石炭やバイオマスのガス化ガスが挙げられる。これらの石炭やバイオマスを原料とした燃料も資源有効利用の観点から、ガスタービン燃料として利用したいというニーズは高まっている。石炭あるいは木屑などを原料として空気でガス化して得られた燃料は、Ｎ2を多量に含む低カロリーガスであり、起動用燃料と低カロリーガスの燃焼が可能なバーナが必要となる。
【００１４】
一般に、低カロリーガスは、ＬＮＧなどの高カロリー燃料に比べて火炎温度が低く燃焼速度が遅いため、燃えにくい燃料である。したがって、ガスタービン燃焼器においては、低カロリーガスの安定燃焼技術が重要な課題となる。また、発熱量が低いために、ＬＮＧなどの高カロリーガスと同等の燃焼ガス温度を得るためには、燃焼器に供給する燃料流量を増加させる必要がある。このため、低カロリーガス焚き燃焼器では供給する燃料流量が多くなることも特徴の一つである。
【００１５】
低カロリーガス焚きバーナの構造例としては、上述の特許文献１（特開平５−８６９０２号公報）の構造が挙げられる。バーナの半径方向中心部に起動用の油ノズルを備え、その外周にガス噴孔を配置し、さらにその外周にガス噴孔と空気噴孔を交互に配置した構造である。
【００１６】
特許文献１の構造は、内周スワラにガス噴孔のみを配置し、内周スワラに大部分の燃料を供給することで、大量の低カロリーガスの運動量を利用して強い旋回流を形成し、バーナの半径方向中心部近傍に、燃焼ガスが循環しバーナより噴出する燃料と空気に熱を与えるための循環ガス領域を形成して保炎を強化することを特徴としている。
【００１７】
この場合、内周スワラから噴出した燃料は、外周スワラから噴出する空気と混合しながら循環ガス領域内に取り込まれるため、その領域内の酸素が不足することもなく、低カロリーガスの安定燃焼が可能である。また、スワラの空気はバーナの外周側から供給するため、特許文献１のように外周スワラに空気噴孔を設けることは構造上容易であり、製作コストが抑えられるなどの利点がある。
【００１８】
一方で、特許文献１のような従来のバーナ構造において、石炭ガス化ガスに比べてＣＯ2含有量の多い高炉ガスを燃焼させた場合、バーナ（内外周スワラ）に形成される火炎の温度が低くなる。特に、内周スワラの火炎温度の低下は、循環ガス領域の火炎温度低下につながり、それに伴い外周スワラの火炎温度も低下するため燃焼反応が緩慢となり、燃焼器出口におけるＣＯ排出濃度が増加しやすかった。さらに、副生ガスである高炉ガスの燃焼において、高炉から発生するガスの発熱量が低下したときには、火炎が吹き飛びやすくなる場合もあった。
【００１９】
上記の課題を解決するためには、内周スワラに形成する火炎温度を高くし、燃焼反応を促進させる必要がある。このためには、内周スワラにガス噴孔と空気噴孔を設け、ガス燃料と空気の混合によって火炎温度を高めることが重要である。内周スワラへの空気噴孔の配置によって、ガス噴孔を配置する領域が狭くなり、特許文献１に比べてガス燃料を供給する割合は低下するが、ＣＯ2含有量の多い低カロリーガスの燃焼では、火炎温度を高くし燃焼反応を促進させることが極めて重要である。
【００２０】
そこで、以下に示す本発明の各実施例は、内周スワラと外周スワラで構成する２重旋回バーナにおいて、内周スワラにガス噴孔と空気噴孔を設けそれらを交互に配置するとともに、外周スワラにガス噴孔を配置する構造を基本構成とする。これによって、内周スワラに形成する火炎の温度が従来よりも高くなる。さらに、外周スワラから燃料を供給することで、内周火炎を火種に外周側にも火炎が形成され、双方の火炎によってバーナ近傍の火炎温度を上昇させることで保炎を強化することを特徴とする。
【００２１】
そして、以下に示す本発明の各実施例によれば、内周スワラに形成される火炎を火種とし、外周スワラから燃料を供給することで外周側にも火炎を形成し、双方の火炎によってバーナ近傍の火炎温度を上昇させ、保炎を強化する構造としているために、ＣＯ2を多量に含む高炉ガスの安定燃焼が可能である。
【実施例１】
【００２２】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（燃焼器の構成）
図１に、本発明の第１の実施例に係るガスタービンの系統と燃焼器の拡大断面図を示す。ガスタービン５は、圧縮機２、燃焼器３、タービン４、発電機６、及び起動用モータ８等で構成される。
【００２３】
ガスタービン５は、圧縮機２が大気より吸込んだ空気１０１を圧縮して燃焼空気１０２とし、燃焼空気１０２をガスタービン燃焼器３へと供給する。燃焼器３では、圧縮機２による燃焼空気１０２と低カロリーガスである高炉ガス６０にコークス炉ガス８０を混合した増熱ガス７０（着火〜部分負荷範囲で供給）とが混合し、燃焼ガス１４０を発生させタービン４に供給される。タービン４は燃焼ガス１４０の供給により回転動力が与えられ、タービン４の回転動力が圧縮機２及び発電機６に伝達される。圧縮機２に伝えられた回転動力は圧縮動力に用いられ、発電機６に伝えられた回転動力は電気エネルギーに変換される。
【００２４】
燃焼器３においては、圧力容器である外筒１０内に燃料と空気を混合して燃焼するための燃焼室１２を備え、燃焼室１２の外周に燃焼室冷却用のフロースリーブ１１を備える。また、燃焼室１２のガス流れ方向上流には、燃焼室１２内に燃料と空気を供給して火炎を保持するためのバーナ３００を配置している。燃焼器３に供給された燃焼空気１０２は、フロースリーブ１１と燃焼室１２との間の空間内を流れ、燃焼室１２を冷却しながら燃焼室の側壁に設けた燃焼空気孔１３、およびバーナ３００に設けた空気噴孔４０２等より燃焼室１２内に供給される。
【００２５】
バーナ３００は、第１のスワラである内周スワラ２０１と、内周スワラ２０１の外周に設けられた第２のスワラである外周スワラ２０２で構成される２重旋回構造を採用している。内周スワラ２０１、および外周スワラ２０２に供給する低カロリーガスの流量および発熱量は、ガスタービンの負荷条件によって変化可能とすることを特徴とする。ガスタービンの着火から部分負荷範囲は、高炉ガス６０にコークス炉ガス８０を混合した増熱ガス７０を供給し、燃料流量を増加させ燃焼温度が高くなるにつれて負荷が上昇し、高負荷条件（たとえば中間負荷から定格負荷範囲）になると、高炉ガス６０のみの供給も可能である。
【００２６】
低カロリーガスの供給圧力は燃料系統に設けた圧力調整弁１５０によって調整が可能であり、その下流には、内周スワラ２０１に内周燃料２０１ｆを供給するための第１の燃料系統５１と、外周スワラ２０２に外周燃料２０２ｆを供給する第２の燃料系統５２を備える。各燃料系統は、それぞれ、第１の燃料流量調節弁４１、および第２の燃料流量調節弁４２を備えており、制御装置２００によって、ガスタービンの着火や負荷条件に応じて、第１の燃料系統および第２の燃料系統に供給する燃料流量を制御することが可能である。
【００２７】
（バーナ構造１）
図２にバーナ３００の正面図を示す。この図は、バーナ３００を下流から見たものである。本願のバーナは、内周スワラ２０１と外周スワラ２０２で構成する２重旋回バーナ構造であり、ＣＯ2を多量に含む高炉ガスの燃焼でも内周スワラの火炎温度を高めるため、内周スワラ２０１にはガス噴孔４０１と空気噴孔４０２とが円周方向に交互に配置し、その外側に設けた外周スワラ２０２には、ガス噴孔４０３のみを配置したことを特徴とする。
【００２８】
それぞれの噴孔には、図２のＡ−Ａ断面図に示すような円周方向に傾斜した旋回角が設けられており、低速となる保炎領域（循環ガス領域）がバーナの半径方向中心部近傍に形成されるため、燃焼安定性を強化できる。また、内周スワラにおいて、燃料を噴射する複数のガス噴孔４０１と空気を噴射する複数の空気噴孔４０２とを円周方向に交互に配置しているため、燃料と空気を別々の流路より供給する拡散燃焼により、低カロリーガスを安定に燃焼できる。
【００２９】
一方、図１に示したように、外周スワラ２０２においては、ガス噴孔４０３よりガス燃料２０２ｆが供給される。ガス燃料２０２ｆは内周スワラ２０１から供給される空気１０２ａや、燃焼空気孔１３から供給されるバーナ近傍の空気と混合し、内周スワラ２０１に形成される火炎（内周火炎）を基点に、外周スワラに火炎（外周火炎）が形成される。外周火炎の形成によって、内周火炎周囲の温度は高くなるため、保炎を強化できる。特に、高炉ガスのようなＣＯ2を多量に含む低カロリーガスの燃焼には有効である。
【００３０】
一般に、高炉ガスのようにＣＯ2含有量が多い燃料は密度が大きく、本願のように旋回流によって保炎する場合には、密度の大きい燃料は慣性力によって外側に貫通しやすくなる。そこで、本実施例の燃焼器では、内周スワラ２０１には燃料噴孔４０１と空気噴孔４０２を設けて、例えば燃料と空気が混合する濃度を量論混合比条件となるように燃料流量を調整し、内周スワラに形成する火炎温度をできるだけ高くすることで内周火炎を安定化することができる。すなわち、内周スワラに空気を導入することで、外側に貫通しやすい燃料の一部と空気の混合が促進し、保炎を賄う内周火炎を安定化できる。また、バーナに供給する燃料を内周スワラと外周スワラに分けて供給することにより、バーナに供給される燃料流量が増大した場合にも燃料流速の増加が抑制できるため、燃料が外側に貫通することを抑制でき、内周火炎を更に安定化することができる。
【００３１】
そして、本実施例に係る燃焼器では、安定した内周火炎を火種とし、外周スワラから供給する燃料とライナ壁面より流入する燃焼空気との混合によって外周火炎が形成することで、内外周火炎の相互作用でＣＯ2含有量の多い難燃性の低カロリー燃料を安定燃焼することが可能となる。
【００３２】
次に、図３にバーナ３００の断面図を示す。内周スワラ２０１、および外周スワラ２０２は、ガス燃料をバーナに供給するためのボディー（配管）１２５を固定するためのフランジ１２６に接続している。内周スワラ２０１に供給するガス燃料２０１ｆは、ボディー１２５の中心部に設けた配管を通って供給され、内周スワラの空気１０２ａは外周スワラ２０２の側面に設けた空気導入孔４０２ａより供給される。
【００３３】
内周スワラ２０１に供給されたガス燃料２０１ｆ、および空気１０２ａには旋回成分が与えられ、これによりバーナの半径方向中心部は負圧となり、循環ガス領域３０が形成される。循環ガス領域３０は、内周スワラに供給するガス燃料２０１ｆ、および空気１０２ａに火炎からの熱を連続的に与えるため、火炎２５０が連続的に形成され保炎に至る。
【００３４】
一方、外周スワラ２０２のガス燃料２０２ｆは、ボディー１２５の外側に設けた配管より供給される。外周スワラ２０２に供給されたガス燃料２０２ｆには旋回成分が与えられ、内周スワラ２０１で形成された循環ガス領域３０を包み込むように、循環ガス領域３１が形成される。ガス燃料２０２ｆは、内周火炎２５０より連続的に熱が与えられ、外周火炎２６０が形成される。
【００３５】
循環ガス領域３１によって、外周火炎２６０の燃焼ガスの一部が循環ガス領域３０に取り込まれ、内周スワラ２０１と外周スワラ２０２で形成する火炎（２５０，２６０）の相互作用によって、火炎が安定化される。また、本願では外周スワラ２０２よりガス燃料２０２ｆを供給しているため、内周スワラ２０１において、空気噴孔４０２周囲（半径方向外側）の燃料濃度低下を防止でき、火炎温度の高い領域を増加できるため、火炎安定化に寄与できる。
【００３６】
また、内周スワラと外周スワラに供給する燃料流量比率をあらかじめ最適条件に設定しておけば、燃料を１系統で制御した場合でも安定燃焼が可能であるが、本実施例に示すように、第１の燃料系統５１と第２の燃料系統５２のそれぞれに、第１の燃料流量調節弁４１と第２の燃料流量調節弁４２を設け、制御装置２００によって第１の燃料系統および第２の燃料系統に供給する燃料流量を制御できるよう構成することにより、着火条件や負荷条件に応じた最適な燃料流量比率で燃料を供給することが可能となるため、更なる安定燃焼が可能となる。
【００３７】
さらに、本実施例では増熱ガス７０によるガスタービンの着火、負荷変化を想定して説明してきたが、図６に示すように、２重旋回バーナの半径方向中心部に、液体燃料用の油ノズル４０７を配置した場合でも、安定燃焼が可能である。また、ガス噴孔、および空気噴孔を矩形の形状で図示し説明したが、それぞれの噴孔を円形で構成しても同様の効果が得られる。
【００３８】
（運転方法）
以上述べてきたバーナ構造の運転方法について、図１をもとに説明する。始動時、ガスタービンは起動用モータ８などの外部動力によって駆動される。ガスタービンの回転数を燃焼器の着火条件相当の回転数に保持することで、燃焼器３には着火に必要な燃焼空気１０２が供給され、着火条件が成立する。高炉ガス６０にコークス炉ガス８０を混合し、増熱した増熱ガス７０をバーナ３００に供給することで、燃焼器３内で着火が可能となる。燃焼器の着火後、燃焼ガス１４０がタービン４に供給され、増熱ガス７０の流量増加とともにタービン４が昇速、起動用モータ８の離脱によりガスタービンは自立運転に入り、無負荷定格回転数に到達する。ガスタービンが無負荷定格回転数に到達後は、発電機６の併入、さらには増熱ガス７０の流量増加によりタービン４の入口ガス温度が上昇し、負荷が上昇する。負荷の上昇に伴い、燃焼器出口の燃焼ガス温度が高くなると燃焼安定性が増加するため、増熱用に供給していたコークス炉ガスの供給を停止することが可能となる。バーナにおいては、内周スワラ２０１に形成される火炎２５０と外周スワラ２０２に形成される火炎２６０の相互作用によって、高炉ガス６０の専焼条件であっても火炎を安定に保持できる。
【実施例２】
【００３９】
（バーナ構造２）
図４および図５に本発明の第２の実施例である燃焼器のバーナの構造図を示す。本実施形態が第１の特徴と異なる点は、内周スワラ２０１に配置されたガス噴孔４０１と空気噴孔４０２よりも半径方向内側に、保炎強化用の燃料噴孔４０４を備えたことである。ガス噴孔４０１及び空気噴孔４０２よりも半径方向内側に配置された保炎強化用燃料噴孔４０４は、バーナの半径方向中心部近傍に燃料を噴出させることで、バーナに形成される循環ガス領域内の燃料濃度の低下を防止することを目的としている。
【００４０】
前述のように、ＣＯ2含有量の多い高炉ガスは密度が大きいため、旋回によって保炎するバーナにおいては、慣性力によって燃料が外側に貫通しやすくなる。このため、バーナに形成される循環ガス領域の燃料濃度が低くなり、それに伴い火炎温度が低下し、燃焼安定性が低下する。本願の第２の特徴は、それに対応しようとするものである。
【００４１】
図５に、実施例２に係る燃焼器のバーナの断面図を示す。本実施例では、保炎強化用燃料噴孔４０４から噴射される保炎強化燃料２０３ｆが、内周スワラ２０１に供給される内周燃料２０１ｆの一部を分岐したものとなるよう構成されており、保炎強化燃料２０３ｆを容易な構成で供給すると共に、内周スワラから噴射される燃料と空気の流量比の制御も容易に行うことが可能となる。
【００４２】
高炉ガス６０の専焼運転において、発熱量がさらに低下した場合には、ガスタービン出力の低下を防止するため発熱量の低下に見合って燃料流量が増加し、スワラから噴出する燃料噴出流速が増加することになる。内周スワラ２０１において、ガス燃料２０１ｆの噴出流速が増加した場合には、噴出したガス燃料が外側に貫通しやすくなるため、循環ガス領域３０内の燃料濃度が低くなり、循環ガス領域３０内の火炎温度が低下する。それに伴い、外周火炎の温度低下により反応が緩慢となり、燃焼安定性が損なわれる可能性がある。特に、燃料にＣＯ2を多量に含むガスの密度は大きく、旋回流によって保炎する本バーナにおいては、ガス燃料が外側に貫通しやすくなり、循環ガス領域３０の温度低下をもたらす。
【００４３】
本実施例は、それに対応しようとするものであり、保炎強化燃料２０３ｆを循環ガス領域３０に供給し、燃料濃度の低下を防止することを特徴とする。これにより、高炉ガス専焼運転において、発熱量が低下した場合でもバーナの半径方向中心部近傍に形成する循環ガス領域３０に保炎強化用の燃料２０３ｆを供給でき、保炎点７７近傍の火炎温度上昇により安定燃焼が可能となる。
【００４４】
また、本実施例の保炎強化用燃料噴孔４０４には内周スワラ２０１の半径方向内側に向かって燃料が噴射するように、内周スワラ２０１の内側に傾斜する傾斜角が付与されている。そのため、保炎強化燃料２０３ｆを循環ガス領域３０が形成されるバーナ中央部に燃料を集中させることが可能となり、保炎点７７近傍の火炎温度上昇による燃焼安定性の向上効果をより顕著なものとして得ることができる。
【００４５】
また、内周スワラ２０１に設けられたガス噴孔４０１等と同じように、保炎強化用燃料噴孔に内周スワラ２０１の円周方向に傾斜する旋回角を付与すれば、循環ガス領域３０の形成を補助することが可能となり、燃焼安定性を更に向上することができる。
【００４６】
さらに、図６に示すように、保炎強化用燃料噴孔４０４に加え、２重旋回バーナの半径方向中心部に液体燃料用の油ノズル４０７を配置しても良い。この場合、更なる安定燃焼が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２  圧縮機
３  燃焼器
４  タービン
５  ガスタービン
６  発電機
８  起動用モータ
１０  外筒
１１  フロースリーブ
１２  燃焼室
１３  燃焼空気孔
３０  内周スワラの循環ガス領域
３１  外周スワラの循環ガス領域
４１  第１の燃料流量調節弁（内周燃料系統）
４２  第２の燃料流量調節弁（外周燃料系統）
５１  第１の燃料系統（内周燃料系統）
５２  第２の燃料系統（外周燃料系統）
６０  高炉ガス
７０  増熱ガス
７７  内周火炎の保炎点
８０  コークス炉ガス
１０１  空気
１０２  燃焼空気
１０２ａ  内周スワラの燃焼空気
１２５  燃料ノズルボディー（配管）
１２６  ノズルボディーフランジ
１４０  燃焼ガス
１５０  圧力調整弁
２００  制御装置
２０１  内周スワラ
２０１ｆ  内周燃料
２０２  外周スワラ
２０２ｆ  外周燃料
２０３ｆ  保炎強化燃料
２５０  内周火炎
２６０  外周火炎
３００  バーナ
４０１  内周スワラのガス噴孔
４０２  内周スワラの空気噴孔
４０３  外周スワラのガス噴孔
４０４  内周スワラの保炎強化用燃料噴孔
４０６  外周スワラの空気噴孔
４０７  油ノズル
【図１】
0005486619.tif 000002
【図２】
0005486619.tif 000003
【図３】
0005486619.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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