(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給された燃料と供給された空気とを混合して燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記燃焼室の上流側に位置し空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、
前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に燃料を供給する複数の燃料ノズルを備え、
前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つが対となるように前記燃料ノズルの下流側の位置に前記空気孔が配設されており、
対となった複数の前記燃料ノズルと複数の前記空気孔とから構成されるバーナを複数備え、
これらの複数のバーナはガスタービン燃焼器の軸中心に配置した中央バーナと、この中央バーナの周囲に複数個設置した外側バーナとから構成され、
前記中央バーナには、該中央バーナの燃料ノズルに燃料を供給する第１の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第２の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記特定の外側バーナ以外の前記外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第３の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部の燃料ノズルに燃料を供給する第４の燃料供給系統が配設され、
低負荷、或いは部分負荷となるガスタービンの運転条件では、前記中央バーナの燃料ノズル、もしくは前記中央バーナの燃料ノズルと複数個の外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに前記ガスタービンの運転条件に基づいて選択した前記第１乃至第４の燃料供給系統を通じて燃料を供給するように構成した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、
複数個の外側バーナは、第２の燃料供給系統を通じて燃料が供給される第１の外側バーナ内周部を備えた特定の外側バーナと、第３の燃料供給系統から燃料が供給される第２の外側バーナ内周部を備えた他の外側バーナとの２つの群に区分されて配設されており、
複数個の全ての外側バーナは、該外側バーナの外周部に外側バーナ外周部を備えさせて、前記外側バーナ外周部を一つの群として第４の燃料供給系統を通じて燃料を供給するように構成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービン燃焼器において、
第２の燃料供給系統を通じて燃料が供給される第１の外側バーナ内周部を備えた特定の外側バーナとは、複数個設置された外側バーナのうち、隣接したガスタービン燃焼器を繋なぐ火炎伝播管の近傍に配置された外側バーナであることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項２に記載のガスタービン燃焼器において、
第２の燃料供給系統を通じて燃料が供給される第１の外側バーナ内周部を備えた特定の外側バーナは、第３の燃料供給系統を通じて燃料が供給される第２の外側バーナ内周部を備えた他の外側バーナと、互い違いに配設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に記載のガスタービン燃焼器において、
ガスタービン燃焼器は複数設置されており、
ガスタービン燃焼器を着火する場合に、着火するガスタービン燃焼器に設置された中央バーナと、この着火するガスタービン燃焼器に隣接したガスタービン燃焼器を繋なぐ火炎伝播管の近傍に配置された外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に燃料を供給するように構成したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
供給された燃料と供給された空気とを混合して燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に燃料を供給する複数の燃料ノズルを備え、前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つが対となるように前記燃料ノズルの下流側の位置に前記空気孔が配設されており、対となった複数の前記燃料ノズルと複数の前記空気孔とから構成されるバーナを複数備え、これらの複数のバーナはガスタービン燃焼器の軸中心に配置した中央バーナと、この中央バーナの周囲に複数個設置した外側バーナとから構成され、前記中央バーナには、該中央バーナの燃料ノズルに燃料を供給する第１の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第２の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記特定の外側バーナ以外の前記外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第３の燃料供給系統が配設され、
前記複数個の外側バーナには、前記外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部の燃料ノズルに燃料を供給する第４の燃料供給系統が配設された構成のガスタービン燃焼器の運転方法において、
ガスタービンの負荷が低負荷から増加して全負荷に至るまでの各段階のガスタービンの運転条件で次のようにバーナに燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させることを特徴とするガスタービン燃焼器の運転方法。
低負荷のガスタービンの運転条件では前記中央バーナに配置された燃料ノズルに第１の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
前記低負荷のガスタービンよりも負荷が増加した部分負荷のガスタービンの運転条件では、更に、複数個設置された外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに第２の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
前記部分負荷のガスタービンよりも更に負荷が増加した部分負荷のガスタービンの運転条件では、更に、特定の外側バーナを除いた複数個設置された他の全ての外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに第３の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
更に負荷が増加した全負荷のガスタービンの運転条件では、更に、全ての外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部に配置された燃料ノズルに第４の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させるようにした。
【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及びガスタービン燃焼器の運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境保護の観点からガスタービンにはさらなる低ＮＯｘ化が求められている。
【０００３】
ガスタービン燃焼器を低ＮＯｘ化するための一方策として、予混合燃焼器があげられるが、この場合、火炎が予混合器内部に入り込む逆火現象が懸念される。
【０００４】
特開２００３−１４８７３４号公報には、燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、この燃料ノズルの下流側に位置し、空気を供給する空気孔とを備え、燃料ノズルの噴出孔と空気孔とを同軸上に配置した燃料燃焼用ノズルから構成されたガスタービン燃焼器が示されており、耐逆火性と低ＮＯｘ燃焼を兼ね備えたガスタービン燃焼器に関する技術が開示されている。
【０００５】
また特開２０１１−０７５１７２号公報には、空気孔の出口位置および出口方向を規定し、空気孔出口への火炎付着を抑制する手段が開示されており、前記特開２００３−１４８７３４号公報に開示された技術に対して燃料と空気が混合する距離を増加させることで、更にＮＯｘ排出量を低減するガスタービン燃焼器に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１４８７３４号公報
【特許文献２】特開２０１１−０７５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ガスタービンは、着火から定格負荷まで幅広い運転条件を安定に運転させる必要がある。そのため、ガスタービンの燃焼器は、バーナを複数配置したマルチバーナが広く採用されている。
【０００８】
前記した特開２００３−１４８７３４号公報及び特開２０１１−０７５１７２号公報ではマルチバーナの構成が開示されているが、これらの公知例は、いずれもガスタービンの部分負荷条件下における未燃分の排出量低減とライナメタル温度の上昇抑制を両立させる技術について何等開示されていない。
【０００９】
本発明の目的は、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のガスタービン燃焼器は、供給された燃料と供給された空気とを混合して燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に燃料を供給する複数の燃料ノズルを備え、前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つが対となるように前記燃料ノズルの下流側の位置に前記空気孔が配設されており、対となった複数の前記燃料ノズルと複数の前記空気孔とから構成されるバーナを複数備え、これらの複数のバーナはガスタービン燃焼器の軸中心に配置した中央バーナと、この中央バーナの周囲に複数個設置した外側バーナとから構成され、前記中央バーナには、該中央バーナの燃料ノズルに燃料を供給する第１の燃料供給系統が配設され、前記複数個の外側バーナには、該外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第２の燃料供給系統が配設されると共に、該外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部の燃料ノズルに燃料を供給する第３の燃料供給系統が配設され、低負荷、或いは部分負荷となるガスタービンの運転条件では、前記中央バーナの燃料ノズル、もしくは前記中央バーナの燃料ノズルと複数個の外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに前記ガスタービンの運転条件に基づいて選択した前記第１乃至第４の燃料供給系統を通じて燃料を供給するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明のガスタービン燃焼器の運転方法は、供給された燃料と供給された空気とを混合して燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し空気を供給する複数の空気孔を形成した空気孔プレートと、前記空気孔プレートに形成した複数の空気孔に燃料を供給する複数の燃料ノズルを備え、前記空気孔の一つと前記燃料ノズルの一つが対となるように前記燃料ノズルの下流側の位置に前記空気孔が配設されており、対となった複数の前記燃料ノズルと複数の前記空気孔とから構成されるバーナを複数備え、これらの複数のバーナはガスタービン燃焼器の軸中心に配置した中央バーナと、この中央バーナの周囲に複数個設置した外側バーナとから構成され、前記中央バーナには、該中央バーナの燃料ノズルに燃料を供給する第１の燃料供給系統が配設され、前記複数個の外側バーナには、外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに第４の燃料供給系統と、外側バーナのうちの特定の外側バーナを除いた他の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部の燃料ノズルに燃料を供給する第２の燃料供給系統が配設されると共に、前記外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部の燃料ノズルに燃料を供給する第３の燃料供給系統が配設された構成のガスタービン燃焼器の運転方法において、ガスタービンの負荷が低負荷から増加して全負荷に至るまでの各段階のガスタービンの運転条件で次のようにバーナに燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させることを特徴とするガスタービン燃焼器の運転方法。
【００１２】
低負荷のガスタービンの運転条件では前記中央バーナに配置された燃料ノズルに第１の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
前記低負荷のガスタービンよりも負荷が増加した部分負荷のガスタービンの運転条件では、更に、複数個設置された外側バーナのうちの特定の外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに第４の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
前記部分負荷のガスタービンよりも更に負荷が増加した部分負荷のガスタービンの運転条件では、更に、特定の外側バーナを除いた複数個設置された他の全ての外側バーナの内周側の領域となる外側バーナ内周部に配置された燃料ノズルに第２の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させ、
更に負荷が増加した全負荷のガスタービンの運転条件では、更に、全ての外側バーナの外周側の領域となる外側バーナ外周部に配置された燃料ノズルに第３の燃料供給系統を通じて燃料を供給してガスタービン燃焼器を燃焼させるようにした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の第１実施例であるガスタービン燃焼器が適用されるガスタービンプラントの概略構成を示すプラントの系統図。
【図２】図２は本発明の第１実施例であるガスタービン燃焼器の燃料供給部を構成する燃料ノズルヘッダと燃料ノズル及び空気孔プレートとの配置状況の詳細を示す部分断面図。
【図３】図３は図２に示した第１実施例のガスタービン燃焼器における空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図４】図４は図２に示した第１実施例のガスタービン燃焼器における燃料のステージング方法の一例を示した運転モード図。
【図５】図５は図１に示した第１実施例のガスタービン燃焼器における着火時の燃料供給方法の一例を示した説明図。
【図６】図６は図１に示した第１実施例のガスタービン燃焼器におけるバリエーションの一つである空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図７】図７は本発明の第２実施例であるガスタービン燃焼器の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図８】図８は図７に示した第２実施例のガスタービン燃焼器における燃料のステージング方法の一例を示した運転モード図。
【図９】図９は本発明の第３実施例であるガスタービン燃焼器の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図１０】図１０は図９に示した第３実施例のガスタービン燃焼器における燃料のステージング方法の一例を示した運転モード図。
【図１１】図１１は本発明の第４実施例であるガスタービン燃焼器の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図１２】図１２は図１１に示した第４実施例のガスタービン燃焼器における燃料のステージング方法の一例を示した運転モード図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例であるガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法について図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の第１実施例のガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法について図１乃至図３を用いて説明する。
【００１７】
図１は発電用ガスタービンプラントの全体構成を表すシステム図である。
【００１８】
図１に示したガスタービンプラント９において、発電用ガスタービンは、吸い込み空気１５を加圧して高圧空気１６を生成する圧縮機１と、圧縮機１で生成した高圧空気１６とガス燃料５０とを混合して燃焼させて高温燃焼ガス１８を生成するガスタービン燃焼器２と、ガスタービン燃焼器２で生成した高温燃焼ガス１８によって駆動されるタービン３と、タービン３の駆動によって回転され電力を発生させる発電機８と、前記圧縮機１、タービン３及び発電機８を一体に連結するシャフト７によって構成されている。
【００１９】
そして、前記ガスタービン燃焼器２は、ケーシング４の内部に格納されている。また、ガスタービン燃焼器２は、その頭部に複数の燃料ノズル２５で構成されたマルチバーナ６を備え、このマルチバーナ６の下流側となるガスタービン燃焼器２の内部に、高圧空気と燃焼ガスとを隔てる概略円筒状の燃焼器ライナ１０を備えている。
【００２０】
前記燃焼器ライナ１０の内部には、高圧空気１６とガス燃料５０とを混合して燃焼させて高温燃焼ガス１８を生成する燃焼室５が形成されている。
【００２１】
この燃焼器ライナ１０の外周には、高圧空気を流下させる空気流路を形成する外周壁となる概略円筒状のフロースリーブ１１が配設されており、前記フロースリーブ１１の直径は前記燃焼器ライナ１０の直径よりも大径に形成されて、この燃焼器ライナ１０に対してほぼ同心円の円筒状となるように配設されている。
【００２２】
前記燃焼器ライナ１０の下流側には、ガスタービン燃焼器２の燃焼室５で発生した高温燃焼ガス１８をタービン３に導くための尾筒内筒１２が配設されている。
【００２３】
また、この尾筒内筒１２の外周側の位置となる前記フロースリーブ１１の下流側には、尾筒外筒１３が配設されている。
【００２４】
吸い込み空気１５は、圧縮機１によって圧縮された後に高圧空気１６となる。高圧空気１６は、ケーシング４内に充満した後、尾筒内筒１２と尾筒外筒１３の間の空間に流入し、尾筒内筒１０を外壁面から対流冷却する。
【００２５】
さらにこの高圧空気１６は、フロースリーブ１１と燃焼器ライナ１０との間に形成された環状の流路を通ってガスタービン燃焼器２の頭部に向かって流れる。高圧空気１６は流れる途中で、燃焼器ライナ１０の対流冷却に使用される。
【００２６】
また、高圧空気１６の一部は、燃焼器ライナ１０に設けられた多数の冷却孔から燃焼器ライナ１０内へ流入し、燃焼器ライナ１０のフィルム冷却に使用される。
【００２７】
高圧空気１６のうち、燃焼器ライナ１０のフィルム冷却に使用されなかった残りの燃焼用空気１７は、ガスタービン燃焼器２の燃焼室５の上流側壁面に位置する空気孔プレート３１に設けられた多数の空気孔３２から燃焼室５に流入する。
【００２８】
多数の空気孔３２から燃焼器ライナ１０に流入した燃焼用空気１７は、マルチバーナ６を構成する複数の燃料ノズル２５から噴出される燃料とともに、燃焼器ライナ１０の内部に形成された燃焼室５で燃焼して高温燃焼ガス１８を生成する。
【００２９】
前記燃焼器ライナ１０の燃焼室５で燃焼して生成した高温燃焼ガス１８は、尾筒内筒１２を通じてタービン３に供給され、このタービン３を駆動する。
【００３０】
高温燃焼ガス１８はタービン３を駆動した後に該タービン３から排出されて排気ガス１９となる。
【００３１】
タービン３で得られた駆動力は、シャフト７を通じて圧縮機１及び発電機８に伝えられる。タービン３で得られた駆動力の一部は、圧縮機１を駆動して空気を加圧し高圧空気を生成する。また、タービン３で得られた駆動力の他の一部は、発電機８を回転させて電力を発生させる。
【００３２】
前記ガスタービン燃焼器２における複数の燃料ノズル２５で構成されたマルチバーナ６には、図１に示したように燃料５０を供給する第１燃料系統５１〜第４燃料系統５４の４つの燃料系統が配設されている。
【００３３】
それぞれの第１燃料系統５１〜第４燃料系統５４には燃料流量調整弁６１〜６４がそれぞれ備えられており、各第１燃料系統５１〜第４燃料系統５４を通じて供給される燃料５０の流量は、制御装置１００からの制御信号に基づいて前記燃料流量調整弁６１〜６４の弁開度を操作することによって調節され、ガスタービンプラント９の発電量が制御される。
【００３４】
また、４つの第１燃料系統５１〜第４燃料系統５４に分岐する上流側には、燃料５０の供給を遮断するための燃料遮断弁６０が備えられている。
【００３５】
本実施例であるガスタービン燃焼器２の燃料供給部を構成する燃料ノズルヘッダ２３と、複数の燃料ノズル２５を備えたマルチバーナ６と、円盤状の空気孔プレート３１との配置状況の詳細を図２の部分断面図に示し、空気孔プレート３１を燃焼室５側から見たガスタービン燃焼器２の正面図を図３に示す。以下、ガスタービン燃焼器２のマルチバーナ６の詳細を図２及び図３を用いて説明する。
【００３６】
図２及び図３に示したように、本実施例のガスタービン燃焼器２における複数の燃料ノズル２５を備えたマルチバーナ６は、円盤状の空気孔プレート３１の中心に対応して配置された１個の中央バーナ３３と、中央バーナ３３の外周側に位置するように前記空気孔プレート３１の中心と外周との間に、相互に離間して配置された６個の外側バーナ３７から構成されている。
【００３７】
前記中央バーナ３３及び外側バーナ３７には、これらの中央バーナ３３及び外側バーナ３７をそれぞれ構成する多数の燃料ノズル２５が設置されており、更に前記燃料ノズル２５の上流側の位置に燃料を前記燃料ノズル２５に分配する燃料ノズルヘッダ２３が設置されている。
【００３８】
そして、前記燃料ノズル２５から噴出した燃料及び空気を通過させてガスタービン燃焼器２の燃焼室５に噴出する多数の空気孔３２を備えた空気孔プレート３１が前記燃料ノズル２５の下流側で前記燃焼室５の上流側に位置するように設置されている。
【００３９】
更に、図３のガスタービン燃焼器２の正面図に示すように、前記１個の中央バーナ３３、及び中央バーナ３３の周囲に設置された６個の外側バーナ３７にそれぞれ設置された多数の燃料ノズル２５と１対１に対応して形成した多数の空気孔３２を備えた空気孔プレート３１が燃焼室５を区画するように設置されている。
【００４０】
即ち、空気孔プレート３１に形成した多数の空気孔３２は、１個の中央バーナ３３に対応した空気孔プレート３１の中央領域における中心側に配列した第１列目の複数の空気孔３２と、第１列目の外周側に配列した第２列目の複数の空気孔３２と、第２列目の外周側に配列した第３列目の複数の空気孔３２とから構成される３列に配列された空気孔３２が、前記空気孔プレート３１の中央領域に同心円状にそれぞれ配置されている。
【００４１】
同様に、前記６個の外側バーナ３７に対応した空気孔プレート３１の周辺領域の６ケ所には、中心側に配列した第１列目の複数の空気孔３２と、第１列目の外周側に配列した第２列目の複数の空気孔３２と、第２列目の外周側に配列した第３列目の複数の空気孔３２とから構成される３列に配列された空気孔３２が、前記空気孔プレート３１の周辺領域に同心円状にそれぞれ形成されている。
【００４２】
更に、前記中央バーナ３３及び外側バーナ３７にそれぞれ設置された多数の燃料ノズル２５に対応して、前記空気孔プレート３１の前記各周辺領域に形成された多数の空気孔３２は、ガスタービン燃焼器２の燃焼室５に対して旋回角を有するように燃焼室５の軸心に対して傾斜して配設されている。
【００４３】
前記空気孔プレート３１に形成した多数の空気孔３２によって前記中央バーナ３３及び外側バーナ３７の各バーナの下流となるガスタービン燃焼器２の燃焼室５内に燃料と空気との混合流体の流れである旋回流４０を形成し、この旋回流４０によって生じた循環流４１によってガスタービン燃焼器２の燃焼室５内で燃料が燃焼して形成された火炎４２を保炎している。
【００４４】
本実施例のガスタービン燃焼器２に設置した６個の外側バーナ３７は、多数の内周側燃料ノズル２５ａと、多数の外周側燃料ノズル２５ｂによってそれぞれ構成されており、これらの内周側燃料ノズル２５ａと外周側燃料ノズル２５ｂに対して燃料を供給する第２の燃料系統５２〜第４の燃料系統５４が別々に配設されている。
【００４５】
本実施例のガスタービン燃焼器２において、空気孔プレート３１の中心領域に１個配置した中央バーナ３３は、多数の燃料ノズル２５によって構成されており、これらの燃料ノズル２５に対して燃料を供給する第１の燃料系統５１が接続するように配設されている。
【００４６】
更に空気孔プレート３１の周辺領域に６個設置した外側バーナ３７には、図２に示したように、空気孔プレート３１の各周辺領域における中心側の第１列目に配列した複数の空気孔３２に対応して設置された内周側燃料ノズル２５ａと、空気孔プレート３１の各周辺領域における第２列目及び第３列目に配列した複数の空気孔３２に対応して設置された外周側燃料ノズル２５ｂに対して、別々に第２の燃料系統５２〜第４の燃料系統５４が接続するように配設されている。
【００４７】
即ち、空気孔プレート３１の各周辺領域における中心側の第１列目に配列した複数の空気孔３２に対応した前記外側バーナ３７を構成する内周側燃料ノズル２５ａに対して第２の燃料系統５２或いは第３の燃料系統５３が接続するように配設され、空気孔プレート３１の各周辺領域における第２列目及び第３列目に配列した複数の空気孔３２に対応した前記外側バーナ３７を構成する外周側燃料ノズル２５ｂに対して分岐した第４の燃料系統５４がそれぞれ接続するように配設されている。
【００４８】
本実施例のガスタービン燃焼器２では、空気孔プレート３１の周辺領域に６個設置した外側バーナ３７は、図２に示したように、空気孔プレート３１の中心に位置する中央バーナ３３よりも斜め下方となる両側の位置（後述する火炎伝播管７６の近傍位置）に設置された前記特定の２個の外側バーナ３７Ａと、それ以外の位置となる中央バーナ３３の上下及び斜め上方に設置された４個の外側バーナ３７Ｂとから構成されている。
【００４９】
そして、特定の２個の外側バーナ３７Ａは、内周側の外側バーナ内周部３７ａと、この外側バーナ内周部３７ａの外周側となる外側バーナ外周部３８に群分けされている。
【００５０】
同様に、４個の外側バーナ３７Ｂは、内周側の外側バーナ内周部３７ｂと、この外側バーナ内周部３７ｂの外周側となる外側バーナ外周部３８に群分けされている。
【００５１】
そして、２個の外側バーナ３７Ａを構成する外側バーナ内周部３７ａに対応して配置された内周側燃料ノズル２５ａには第２の燃料系統５２が接続し、４個の外側バーナ３７Ｂを構成する外側バーナ内周部３７ｂに対応して配置された内周側燃料ノズル２５ａには第３の燃料系統５３が接続している。
【００５２】
また、２個の特定の外側バーナ３７Ａ、並びに４個の外側バーナ３７Ｂに夫々設けられた外側バーナ外周部３８に配置された外側燃料ノズル２５ｂには第４の燃料系統５４が分岐してそれぞれ接続した構成となっている。
【００５３】
次に本実施例のガスタービン燃焼器２における運転方法について、図１乃至図４を用いて説明する。
【００５４】
本実施例のガスタービン燃焼器２は図４に示した運転モードで運転される。即ち、本実施例のガスタービン燃焼器２の運転方法は、図１に示した制御装置１００から出力される運転モード指令に基づき、ガスタービンの負荷の増加に応じて、第１の燃料系統５１〜第４の燃料系統５４に設置された燃料流量調整弁６１〜６４の弁開度が操作されて、燃料の供給量が調節される。
【００５５】
例えば、ガスタービンの低負荷運転である、ガスタービン燃焼器２に設けたマルチバーナのうち、１個の中央バーナ３３を単独で燃焼させる低負荷運転の運転モードＡの場合には、制御装置１００からの制御信号に基づいて第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度を操作して燃料供給量を調節し、ガスタービン燃焼器２の中央バーナ３３のみを単独で燃焼させる。
【００５６】
次に、ガスタービンを低負荷運転から負荷を増加させた部分負荷運転に切り替える場合には、ガスタービン燃焼器２に設けたマルチバーナにおける１個の中央バーナ３３を単独で燃焼させる低負荷運転の運転モードＡから、外側バーナ３７のうち、特定の２個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａを燃焼させる部分負荷運転の運転モードＢに切り替えるが、この場合、制御装置１００からの制御信号に基づいて中央バーナ３３に燃料を供給するための第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度の操作に加えて、第２の燃料系統５２に設置した燃料流量調整弁６２の弁開度の操作を操作して２個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａに供給する燃料供給量を調節し、２個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａを燃焼して負荷を増加させた部分負荷運転の運転モードＢに切り替える。
【００５７】
このように中央バーナ３３と２個の外側バーナ３７Ａの内周側に位置する外側バーナ内周部３７ａのみに燃料を供給して燃焼させることで、燃料を供給する燃料ノズルの本数を少なく制限できるので、２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａにおいて局所的に燃空比を高くすることができる。
【００５８】
これによりガスタービン燃焼器２の燃焼室５に拡散火炎が形成され、周囲に多量の空気が流れていても未燃分の発生を抑制することができる。
【００５９】
また、拡散火炎の周囲には２個の外側バーナ３７Ａの外周側に位置する外側バーナ外周部３８から空気が流れていることから、燃焼室５内に形成された火炎がライナに直接干渉することを妨げ、運転モードＣに切り替える直前の局所燃空比が高くなる条件でもメタル温度の上昇を防ぐことができる。
【００６０】
本実施例のガスタービン燃焼器２の運転方法では、ガスタービンの負荷が更に増加して高くなると、前記運転モードＢから、中央バーナ３３、２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに加えて、４個の外側バーナ３７Ｂの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ｂの燃料ノズル２５ａに燃料を供給して燃焼させる部分負荷運転の運転モードＣに切り替えるが、この場合、制御装置１００からの制御信号に基づいて中央バーナ３３に燃料を供給するための第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度の操作、及び、２個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａに燃料を供給するための第２の燃料系統５２に設置した燃料流量調整弁６２の弁開度の操作に加えて、４個の外側バーナ３７Ｂの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ｂの燃料ノズル２５ａに燃料を供給するための第３の燃料系統５３に設置した燃料流量調整弁６３の弁開度を操作して燃料の供給量を調節して燃焼させ、負荷を更に増加させた部分負荷運転の運転モードＣに切り替えて、中央バーナ３３と２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ及び４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂに燃料を供給して燃焼させる。
【００６１】
この運転モードＣでは、運転モードＢと同様に、中央バーナ３３と２個の外側バーナ３７Ａの内周側に位置する外側バーナ内周部３７ａ、及び４個の外側バーナ３７Ｂの内周側に位置する外側バーナ内周部３７ｂのみに燃料を供給して燃焼させて、燃料を供給する燃料ノズルの本数を少なく制限できるので、２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ及び４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂにおいて局所的に燃空比を高くすることができる。
【００６２】
これにより外側バーナでは局所的に燃空比を高くすることができ、ガスタービン燃焼器２の燃焼室５に安定な拡散火炎を形成することによって未燃分の発生を抑制できる。
【００６３】
また、拡散火炎の周囲には２個の外側バーナ３７Ａの外周側に位置する外側バーナ外周部３８、及び４個の外側バーナ３７Ｂの外周側に位置する外側バーナ外周部３８から空気が流れていることから、燃焼室５内に形成された火炎がライナに直接干渉することを妨げ、運転モードＤに切り替える直前の局所燃空比が高くなる条件でもメタル温度の上昇を防ぐことができる。
【００６４】
本実施例のガスタービン燃焼器２の運転方法では、ガスタービンの負荷が更に増加して全負荷の運転になると、前記運転モードＣから、中央バーナ３３、２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ、４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂの燃料ノズル２５ａに燃料を供給して燃焼させる運転に加えて、２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ外周部３８の燃料ノズル２５ｂ、及び４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ外周部３８の燃料ノズル２５ｂに燃料系統５４を通じて燃料を供給して燃焼させる運転モードＤに切り替えて全負荷運転を行う。
【００６５】
部分負荷運転の運転モードＣから全負荷運転の運転モードＤに切り替える場合には、制御装置１００からの制御信号に基づいて中央バーナ３３に燃料を供給するための第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度の操作、２個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａに燃料を供給するための第２の燃料系統５２に設置した燃料流量調整弁６２の弁開度の操作、４個の外側バーナ３７Ｂの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ｂの燃料ノズル２５ａに燃料を供給するための第３の燃料系統５３に設置した燃料流量調整弁６３の弁開度の操作に加えて、２個の外側バーナ３７Ａの外周側に設置した外側バーナ外周部３８の燃料ノズル２５ｂ、及び４個の外側バーナ３７Ｂの外周側に設置した外側バーナ外周部３８の燃料ノズル２５ｂに燃料を供給するための第４燃料系統５４に設置した燃料流量調整弁６４の弁開度を操作して燃料の供給量を調節して燃焼させ、負荷を更に増加させた全負荷運転の運転モードＤに切り替え、中央バーナ３３と２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ、４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂ、及び２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ外周部３８と４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ外周部３８に燃料を供給して燃焼させ、ガスタービンを全負荷運転させる。
【００６６】
以上説明したように、本実施例のガスタービン燃焼器２の運転方法では、全燃料系統５１〜５４に燃料を供給する運転モードＤより負荷の低い条件の運転モードＡ，運転モードＢ、及び運転モードＣにおいては、中央バーナ３３、６個設置した外側バーナ３７のうちの２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ、４個の外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂを組み合わせて運用することにより、未燃分の発生を抑制し、ライナメタル温度の上昇を防ぐことが可能となる。
【００６７】
次に上記した本実施例のガスタービン燃焼器２の運転方法における点火方法の一例を図５に示した模式図を用いて説明する。
【００６８】
図５のガスタービン燃焼器２の点火方法を示した模式図において、本実施例のガスタービン燃焼器２では、ガスタービンの外周に複数設置されたガスタービン燃焼器２のうちの１つのガスタービン燃焼器２ａに点火栓７７が設置されており、このガスタービン燃焼器２ａと、該ガスタービン燃焼器２ａに隣接して設置されたガスタービン燃焼器２ｂとの間は火炎伝播管７６によって接続して火炎を伝播ささる構造となっている。
【００６９】
そして本実施例の前記ガスタービン燃焼器２ａにおいては、１個の中央バーナ３３の周囲に６個設置した外側バーナ３７のうち、中央バーナ３３の斜め下方にそれぞれ配置した外側バーナ３７Ａには、その内周側に外側バーナ内周部３７ａを備えさせ、その外周側に外側バーナ外周部３８を備えさせた構造となる外側バーナ３７Ａが合計２個設置されている。
【００７０】
また、１個の中央バーナ３３の周囲に６個設置した外側バーナ３７のうち、２個の前記外側バーナ３７Ａを除いた残りの４個の外側バーナ３７Ｂには、その内周側に外側バーナ内周部３７ｂを備えさせ、その外周側に外側バーナ外周部３８を備えさせた構造の外側バーナ３７Ｂが設置されている。
【００７１】
前記外側バーナ内周部３７ａを備えた２個の外側バーナ３７Ａは、複数個配置された外側バーナ３７のうち、火炎伝播管７６の最も近傍にそれぞれ位置するように配置されている。
【００７２】
そしてガスタービン燃焼器２の点火時は、点火栓７７を設けたガスタービン燃焼器２ａに設けたマルチバーナ６における１個の中央バーナ３３と、２個設置した外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに燃料を供給し、点火栓７７を点火して前記中央バーナ３３と外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに設置した燃料ノズル２５ａに供給した燃料を燃焼させることにより、中央バーナ３３と、火炎伝播管７６の近傍に位置する２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに火炎が形成される。
【００７３】
そして着火したガスタービン燃焼器２ａの内圧が高くなり、火炎伝播管７６の近傍に火炎が形成されると、ガスタービン燃焼器２ａで発生した高温の燃焼ガスが火炎伝播管７６を経由して前記ガスタービン燃焼器２ａに隣接したガスタービン燃焼器２ｂに流入する。
【００７４】
隣接した前記ガスタービン燃焼器２ｂのマルチバーナ６における１個の中央バーナ３３及び火炎伝播管７６の近傍に位置する２個設置した外側バーナ３７Ａと４個設置した外側バーナ３７Ｂから構成される外側バーナ３７の構造は、前述した前記ガスタービン燃焼器２ａのマルチバーナ６における中央バーナ３３及び２個設置した外側バーナ３７Ａと４個設置した外側バーナ３７Ｂから構成される外側バーナ３７の構造と同じであるので、前記ガスタービン燃焼器２ｂにおいても火炎伝播管７６の近傍に位置する２個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに設置した燃料ノズル２５ａに供給された燃料は、ガスタービン燃焼器２ａから火炎伝播管７６を経由して流入した高温の燃焼ガスによって容易に着火し、中央バーナ３３と外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａに火炎が形成される。
【００７５】
そして着火したガスタービン燃焼器２ｂの内圧が高くなり、火炎伝播管７６の近傍に火炎が形成されると、ガスタービン燃焼器２ｂで発生した高温の燃焼ガスが火炎伝播管７６を経由して前記ガスタービン燃焼器２ｂに隣接したガスタービン燃焼器２に流入することで火を更に他のガスタービン燃焼器２に伝播させることができる。
【００７６】
本実施例のガスタービン燃焼器の他の実施態様として、図６に示したガスタービン燃焼器２のように、中央バーナ３３を中央バーナ内周部３３ａと中央バーナ外周部３３ｂに分け、前記中央バーナ３３に対して燃料を供給する燃料系統５１を中央バーナ内周部３３ａに供給する系統と中央バーナ外周部３３ｂに供給する系統との２系統に分けて燃料を供給する構成が考えられる。
【００７７】
この場合、中央バーナ３３の局所燃空比が低くなるような条件において、中央バーナ内周部３３ａに供給する燃料の割合を中央バーナ外周部３３ｂに供給する燃料の割合よりも多くすることで火炎の保炎の起点となる中心部の局所火炎温度を高く保つことができ、失火することを防ぐことができる。そのため、中央バーナの運転可能な条件が広がり、燃焼器の運用の自由度を大幅に増加させることができる。
【００７８】
本実施例によれば、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、かつ、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法が実現できる。
【実施例２】
【００７９】
本発明の第２実施例であるガスタービン燃焼器２について図７及び図８を用いて説明する。
【００８０】
本実施例のガスタービン燃焼器２は、図１〜図５に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２と基本的な構造及び作用効果は同じであるので、両者に共通した部分の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。
【００８１】
図７に示した本実施例のガスタービン燃焼器２は、燃焼室から見たバーナの正面図であり、各バーナについて同一燃料系統で燃料を供給する領域を区分けして示している。
【００８２】
図７に示した本実施例のガスタービン燃焼器２では、空気孔プレート３１の周辺領域に６個設置した外側バーナ３７は、図７に示したように、空気孔プレート３１の中心に位置する中央バーナ３３よりも斜め下方となる両側の位置（火炎伝播管７６の近傍位置）に設置された前記特定の２個の外側バーナ３７Ａ、及び一番上の位置の外側バーナ３７Ａとの３個の外側バーナ３７Ａと、それ以外の位置となる中央バーナ３３の下方及び斜め上方に設置された３個の外側バーナ３７Ｂとから構成されており、これらの外側バーナ３７Ａ及び外側バーナ３７Ｂが互い違いに配置されている。
【００８３】
本実施例では、一番上の位置に配置された外側バーナ３７Ａを構成する外側バーナ内周部３７ａに対応して配置された内周側燃料ノズル２５ａには、分岐した第２の燃料系統５２が接続した構成となっている。
【００８４】
そして、本実施例のガスタービン燃焼器２は図８に示した運転モードで運転される。図４に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２の場合と相違するのは、ガスタービンを低負荷運転から負荷を増加させた部分負荷運転に切り替える際に運転モードＡから運転モードＢに切り替えた場合である。
【００８５】
即ち、この場合、制御装置１００からの制御信号に基づいて中央バーナ３３に燃料を供給するための第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度の操作に加えて、第２の燃料系統５２に設置した燃料流量調整弁６２の弁開度の操作を操作して前記３個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａに供給する燃料供給量を調節し、３個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａを燃焼して負荷を増加させた部分負荷運転の運転モードＢに切り替える。
【００８６】
このように中央バーナ３３と３個の外側バーナ３７Ａの内周側に位置する外側バーナ内周部３７ａのみに燃料を供給して燃焼させることで、燃料を供給する燃料ノズルの本数を少なく制限できるので、３個の外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａにおいて局所的に燃空比を高くすることができる。
【００８７】
これによりガスタービン燃焼器２の燃焼室５に拡散火炎が形成され、周囲に多量の空気が流れていても未燃分の発生を抑制することができる。
【００８８】
また、拡散火炎の周囲には３個の外側バーナ３７Ａの外周側に位置する外側バーナ外周部３８から空気が流れていることから、燃焼室５内に形成された火炎がライナに直接干渉することを妨げ、運転モードＣに切り替える直前の局所燃空比が高くなる条件でもメタル温度の上昇を防ぐことができる。
【００８９】
また、本実施例のガスタービン燃焼器２では、燃焼振動が発生した時に外側バーナ内周部３７ａと外側バーナ内周部３７ｂに供給する燃料流量に偏差を設け、隣り合うバーナの燃焼ガス温度を変えることによって、形成する火炎の燃焼速度を変えることができる。
【００９０】
これにより、変動する周波数がずれるため、ガスタービン燃焼器２の燃焼器全体での圧力変動の増幅を防ぐことができる。本実施例のガスタービン燃焼器２では、６個の外側バーナ３７を構成する３個の外側バーナ３７Ａと３個の３個の外側バーナ３７Ｂとがすべて交互に配置されているため、より効果的に圧力変動の増幅を抑制することが可能となる。
【００９１】
本実施例によれば、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、かつ、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法が実現できる。
【実施例３】
【００９２】
本発明の第３実施例であるガスタービン燃焼器２について図９及び図１０を用いて説明する。
【００９３】
本実施例のガスタービン燃焼器２は、図１〜図５に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２と基本的な構造及び作用効果は同じであるので、両者に共通した部分の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。
【００９４】
図９に示した本実施例のガスタービン燃焼器２は、燃焼室から見たバーナの正面図であり、各バーナについて同一燃料系統で燃料を供給する領域を区分けして示している。
【００９５】
図９に示した本実施例のガスタービン燃焼器２では、空気孔プレート３１の周辺領域に６個設置した外側バーナ３７は、図９に示したように、空気孔プレート３１の中心に位置する中央バーナ３３よりも下方となる斜め下方の両側の位置（火炎伝播管７６の近傍位置）に設置された前記特定の２個の外側バーナ３７Ａ、及び一番下の位置の外側バーナ３７Ａとの３個の外側バーナ３７Ａと、中央バーナ３３よりも上方となる中央バーナ３３の上方及び斜め上方に設置された３個の外側バーナ３７Ｂとから構成されて配置されている。
【００９６】
そして、本実施例のガスタービン燃焼器２は図１０に示した運転モードで運転される。図４に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２の場合と相違するのは、ガスタービンを低負荷運転から負荷を増加させた部分負荷運転に切り替える際に運転モードＡから運転モードＢに切り替えた場合である。
【００９７】
即ち、この場合、制御装置１００からの制御信号に基づいて中央バーナ３３に燃料を供給するための第１の燃料系統５１に設置した燃料流量調整弁６１の弁開度の操作に加えて、第２の燃料系統５２に設置した燃料流量調整弁６２の弁開度の操作を操作して前記３個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａに供給する燃料供給量を調節し、３個の外側バーナ３７Ａの内周側に設置した外側バーナ内周部３７ａの燃料ノズル２５ａを燃焼して負荷を増加させた部分負荷運転の運転モードＢに切り替える。
【００９８】
このように中央バーナ３３と３個の外側バーナ３７Ａの内周側に位置する外側バーナ内周部３７ａのみに燃料を供給して燃焼させることで、形成される火炎がお互いに近接しているため、火炎が周囲の空気により冷却される程度が緩和され、さらに未燃分の発生を抑制することが可能となる。
【００９９】
本実施例によれば、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、かつ、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法が実現できる。
【実施例４】
【０１００】
本発明の第４実施例であるガスタービン燃焼器２について図１１及び図１２を用いて説明する。
【０１０１】
本実施例のガスタービン燃焼器２は、図１〜図５に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２と基本的な構造及び作用効果は同じであるので、両者に共通した部分の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。
【０１０２】
本発明の第４実施例であるガスタービン燃焼器を図１１に示す。図１１に示した本実施例のガスタービン燃焼器２は、燃焼室から見たバーナの正面図である。また、各バーナについて同一燃料系統で燃料を供給する領域を区分けして示している。
【０１０３】
図１１に示した本実施例のガスタービン燃焼器２では、空気孔プレート３１の周辺領域に６個設置した外側バーナ３７は、図１１に示したように、空気孔プレート３１の中心に位置する中央バーナ３３よりも下方となる斜め下方の両側の位置（火炎伝播管７６の近傍位置）に設置された前記特定の２個の外側バーナ３７Ａと、中央バーナ３３の上方及び下方にそれぞれ設置された２個の外側バーナ３７Ｂ、及び中央バーナ３３の斜め上方に設置された２個の外側バーナ３７Ｂとの合計４個の外側バーナ３７Ｂとから構成されて配置されている。
【０１０４】
更に、本実施例のガスタービン燃焼器２におけるバーナは、中央バーナ３３と、２個の外側バーナ３７Ａ及び４個の外側バーナ３７Ｂに共に、空気孔が円周上に４列配置されており、それに対応して燃料ノズルが４列配置される。そのうち、外側バーナ３７Ａ及び外側バーナ３７Ｂは、中心から２列目までの空気孔を同じ群として制御している。
【０１０５】
そして、本実施例のガスタービン燃焼器２は、図４に示した第１実施例のガスタービン燃焼器２の運転モードと同様に、図１２に示した運転モードで運転される。
【０１０６】
高出力のガスタービン装置に搭載するガスタービン燃焼器は１缶当たりのサイズが大きくなるが、空気孔や燃料ノズルを拡大せず、本実施例のガスタービン燃焼器２のようにノズルの個数を増やすことによって燃料と空気の境界面を増加させ、燃料と空気の混合を促進することができる。そして、均一予混合燃焼を達成することによって低ＮＯｘ燃焼を実現することができる。
【０１０７】
一つあたりのバーナの大きさが拡大し列数が増加した場合、中心の１列のみを保炎点とすると火炎を安定に保持できない場合が考えられる。
【０１０８】
しかし、本実施例のガスタービン燃焼器２においては、外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ及び外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂの空気孔の配列を共に２列とし、保炎領域を拡大することで安定に火炎を保持することができる。
【０１０９】
本実施例のガスタービン燃焼器２のように、外側バーナ３７Ａの外側バーナ内周部３７ａ及び外側バーナ３７Ｂの外側バーナ内周部３７ｂの空気孔の配列を２列とすることにより部分負荷条件での局所燃空比が下がるが、ガスタービン全体の燃料流量は増加しており、拡散的に燃焼させることができるため未燃分の排出を抑制することが可能となる。
【０１１０】
本実施例によれば、マルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器において、ガスタービンの全負荷範囲に亘って燃焼安定性を確保し、かつ、ガスタービンの部分負荷条件下での未燃分の発生とライナメタル温度の上昇を共に抑制したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明はマルチバーナを搭載したガスタービン燃焼器及びガスタービン燃焼器の運転方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１：圧縮機、２：ガスタービン燃焼器、３：タービン、４：ケーシング、５：燃焼室、６：マルチバーナ、７：シャフト、８：発電機、９：ガスタービンプラント、１０：燃焼器ライナ、１１：フロースリーブ、１２：尾筒内筒、１３：尾筒外筒、１５：吸い込み空気、１６：高圧空気、１７：燃焼用空気、１８：高温燃焼ガス、１９：排気ガス、２３：燃料ノズルヘッダ、２５：燃料ノズル、２５ａ、２５ｂ：燃料ノズル、３１：空気孔プレート、３２：空気孔、３３：中央バーナ、３３ａ：中央バーナ内周部、３３ｂ：中央バーナ外周部、３７：外側バーナ、３７Ａ、３７Ｂ：外側バーナ、３７ａ、３７ｂ：外側バーナ内周部、３８：外側バーナ外周部、４０：旋回流、４１：循環流、４２：火炎、５０：燃料、５１：第１の燃料系統、５２：第２の燃料系統、５３：第３の燃料系統、５４：第４の燃料系統、６０：燃料遮断弁、６１〜６４：燃料流量調節弁、７６：火炎伝播管、７７：点火栓、１００：制御装置。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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