(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、
前記燃料供給系は、
外部から燃料が導入される燃料導入流路と、
前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、
前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、
前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、
前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、
前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、
前記マニホールドは、延在方向の両端部をそれぞれ区画する端壁を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項２】
圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、
前記燃料供給系は、
外部から燃料が導入される燃料導入流路と、
前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、
前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、
前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、
前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、
前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、
前記燃料供給調整手段は、前記互いに隣接する二つの前記燃料供給室を連通可能なバイパス流路を備え、
前記バイパス流路は、前記第一遮断弁に比べて流路断面が小さくなったオリフィスと、前記燃料の流通を遮断可能な第二遮断弁とを有することを特徴とするガスタービン。
【請求項３】
圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、
前記燃料供給系は、
外部から燃料が導入される燃料導入流路と、
前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、
前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、
前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、
前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、
前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、
前記燃料導入流路は、前記複数の燃料供給室のうち一つに接続されるように設けられ、
前記燃料供給調整手段は、前記燃料導入流路に設けられ、前記燃料の流量を調整可能な第一流量調整弁を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項４】
圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、
前記燃料供給系は、
外部から燃料が導入される燃料導入流路と、
前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、
前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、
前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、
前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、
前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、
前記燃料導入流路は、互いに異なる前記燃料供給室に接続されるように複数設けられ、
前記燃料供給調整手段は、前記複数の燃料導入流路にそれぞれ設けられ、前記燃料の供給量を調整可能な導入弁を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項５】
前記燃料供給調整手段は、前記互いに隣接する二つの前記燃料供給室を連通可能なバイパス流路を備え、
前記バイパス流路は、前記第一遮断弁に比べて流路断面が小さくなったオリフィスと、前記燃料の流通を遮断可能な第二遮断弁とを有することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン。
【請求項６】
前記燃料導入流路は、前記複数の燃料供給室のうち一つに接続されるように設けられ、
前記燃料供給調整手段は、前記燃料導入流路に設けられ、前記燃料の流量を調整可能な第一流量調整弁を備えることを特徴とする請求項１、２、５のうちいずれか一項に記載のガスタービン。
【請求項７】
前記燃料導入流路は、互いに異なる前記燃料供給室に接続されるように複数設けられ、
前記燃料供給調整手段は、前記複数の燃料導入流路にそれぞれ設けられ、前記燃料の供給量を調整可能な導入弁を備えることを特徴とする請求項１、２、５のうちいずれか一項にガスタービン。
【請求項８】
前記導入弁は、少なくとも一つが前記燃料の流量を調整可能な第二流量調整弁であることを特徴とする請求項４又は７に記載のガスタービン。
【請求項９】
前記導入弁は、少なくとも一つが前記燃料の流通を遮断可能な第三遮断弁であることを特徴とする請求項４、７、８のうちいずれか一項に記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンは、圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備えており、複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系が構成されている。
例えば、環状に配列された複数の燃焼器に対する燃料供給系として、外部から燃料が導入される燃料導入流路と、燃料導入流路と接続された環状のマニホールドと、複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす燃焼器をマニホールドに接続する燃料分配流路とを備えたものがある。
【０００３】
ところで、このようなガスタービンを発電に用いる場合には、一般的な動作点は全負荷条件に設定されることが通常であるが、電気需要（要求出力）が小さい場合には低負荷運転を行うことで燃料消費量を抑制することが可能である。しかしながら、ガスタービンの燃焼器は、全負荷運転を基準にして設計されているために、低負荷運転を行うと、燃焼器における燃焼システムが不安定となってＣＯ及びＮＯＸの発生量が増加してしまう。
【０００４】
従来の技術においては、各燃焼器に燃料供給系統（ノズル）を増設し、各燃焼器の燃料供給系統を切り替えることで低負荷運転を行うようにしている（例えば、下記特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６７３３８号公報
【特許文献２】特開２００９−１４４５８９号公報
【特許文献３】特開平５−１９５８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術においては、各燃焼器の燃料供給系統の増設に伴ってマニホールドや流量調整弁を増やす必要があるために、装置構成が複雑になってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、低負荷運転における燃焼器のＣＯ及びＮＯＸの発生を抑止しつつ、燃焼器の装置構成を簡素にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係るガスタービンは、圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、前記燃料供給系は、外部から燃料が導入される燃料導入流路と、前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、前記マニホールドは、延在方向の両端部をそれぞれ区画する端壁を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、複数の燃焼器グループに対して、燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段を備えるので、各燃焼器に燃料供給系統（ノズル）を増設する必要がない。これにより、マニホールドや流量調整弁を増やす必要がなくなるために、燃焼器の装置構成を簡素にすることができる。
また、複数の燃焼器グループのうち一部の燃焼器グループに対する燃料供給量を、全負荷運転の燃料供給量と同等に維持する一方、残りの燃焼器グループに対する燃料供給量を遮断することで、複数の燃焼器全体として低負荷運転に対応した燃焼ガスを発生させることができる。これにより、全負荷運転を基準にして各燃焼器を設計したとしても、低負荷運転において、燃焼システムが不安定となる燃焼器を生じさせず、燃焼システムが安定した燃焼器で低負荷運転に対応した燃焼ガスを発生させることができるので、ＣＯ及びＮＯＸの発生を抑止することができる。
【００１０】
この構成によれば、燃料供給調整手段が第一遮断弁を備え、マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であるので、マニホールドを連通させた場合に、全ての燃焼器に燃料を供給する一方、マニホールドを複数の燃料供給室に分割した場合に、各燃料供給室に対する燃料供給量を調整することで各燃焼器グループに対する燃料供給量を調整することができる。
また、第一遮断弁を備えるので、燃料供給室の区画と開放とを容易にすることができると共に、他の弁装置に比べて簡素な構成かつ低コストにすることができる。
【００１１】
この構成によれば、マニホールドが、延在方向の両端部をそれぞれ区画する端壁を備えるので、燃料供給室の一部が端壁で区画される。これにより、簡素な構成で燃料供給室を構成することができる。
【００１２】
本発明の他の態様に係るガスタービンは、圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、前記燃料供給系は、外部から燃料が導入される燃料導入流路と、前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、前記燃料供給調整手段は、前記互いに隣接する二つの前記燃料供給室を連通可能なバイパス流路を備え、前記バイパス流路は、前記第一遮断弁に比べて流路断面が小さくなったオリフィスと、前記燃料の流通を遮断可能な第二遮断弁とを有することを特徴とする。
この構成によれば、絞り部と第二遮断弁とを有するバイパス流路を備えるので、第二遮断弁のみを開状態にすると、第一遮断弁のみを開状態にした場合に比べて、隣接する二つの燃料供給室間の燃料流通量が小さくなる。これにより、第一遮断弁を閉状態から開状態にする前にバイパス流路を開状態とすることで、隣接する二つの燃料供給室間の燃料流通量を緩やかに増減させることができる。これにより、例えば、燃料の供給を停止していた燃料供給室に対して燃料の供給を緩やかに開始することができ、この燃料供給室に接続された燃焼器への燃料供給量を緩やかに増加させることができるので、燃焼器の着火を安定して行うことができる。
【００１３】
本発明のさらに他の態様に係るガスタービンは、圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、前記燃料供給系は、外部から燃料が導入される燃料導入流路と、前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、前記燃料導入流路は、前記複数の燃料供給室のうち一つに接続されるように設けられ、前記燃料供給調整手段は、前記燃料導入流路に設けられ、前記燃料の流量を調整可能な第一流量調整弁を備えることを特徴とする。
この構成によれば、燃料導入流路が複数の燃料供給室のうち一つに接続されるように設けられると共に第一流量調整弁を備えるので、マニホールドへの燃料流入量を厳密に制御することが可能となる。これにより、各燃焼器グループへの燃料供給量を正確に制御することが可能となる。
また、燃料導入流路を一つのみに設けることで、装置構成を簡素にすることが可能となる。
【００１４】
本発明のさらに他の態様に係るガスタービンは、圧縮機と複数の燃焼器とタービンとを備え、前記複数の燃焼器に燃料を供給可能な燃料供給系を有するガスタービンであって、前記燃料供給系は、外部から燃料が導入される燃料導入流路と、前記燃料導入流路と接続されたマニホールドと、前記複数の燃焼器と対をなすように複数設けられ、対をなす前記燃焼器を前記マニホールドに接続する燃料分配流路と、前記複数の燃焼器をグループ分けしてなる複数の燃焼器グループに対して、前記燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段とを備え、前記燃料供給調整手段は、前記マニホールドに設けられると共に前記燃料の流通を遮断可能な第一遮断弁を少なくとも一つ備え、前記マニホールドを複数の燃料供給室に分割可能であり、前記複数の燃料供給室は、前記複数の燃焼器グループに対応付けられて、それぞれ前記対応付けられた燃焼器グループの燃焼器に接続され、前記燃料導入流路は、互いに異なる前記燃料供給室に接続されるように複数設けられ、前記燃料供給調整手段は、前記複数の燃料導入流路にそれぞれ設けられ、前記燃料の供給量を調整可能な導入弁を備えることを特徴とする。
この構成によれば、燃料導入流路が互いに異なる燃料供給室に接続されるように複数設けられ、燃料導入流路のそれぞれに導入弁を備えるので、各燃焼器グループに対する燃料供給量を厳密に制御することが可能となる。
【００１５】
また、前記導入弁は、少なくとも一つが前記燃料の流量を調整可能な第二流量調整弁であることを特徴とする。
この構成によれば、導入弁の少なくとも一つが第二流量調整弁であるので、燃焼器グループに対する燃料供給量を、より厳密に制御することが可能となる。
【００１６】
また、前記導入弁は、少なくとも一つが前記燃料の流通を遮断可能な第三遮断弁であることを特徴とする。
この構成によれば、導入弁の少なくとも一つが燃料の流通を遮断可能な第三遮断弁であるので、低コストで各燃焼器グループに対する燃料供給量を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るガスタービンによれば、低負荷運転における燃焼器のＣＯ及びＮＯＸの発生を抑止しつつ、燃焼器の装置構成を簡素にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るガスタービン１の全体構成を示す概略構成断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る燃料供給系１０の概略斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る燃料供給系１０の概略構成図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る燃料供給系１０の制御シーケンスを図示したものである。
【図５】本発明の第二実施形態に係る燃料供給系２０の概略構成図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る燃料供給系２０の制御シーケンスを図示したものである。
【図７】本発明の第三実施形態に係る燃料供給系３０の概略構成図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る燃料供給系４０の概略構成図である。
【図９】本発明の第五実施形態に係る燃料供給系５０の概略構成図である。
【図１０】本発明の第六実施形態に係る燃料供給系６０の概略構成図である。
【図１１】本発明の第七実施形態に係る燃料供給系７０の概略構成図である。
【図１２】本発明の変形例を説明するための概略構成図であって、燃料供給系４０の変形例を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
（ガスタービン）
図１は、本発明の実施形態に係るガスタービン１の全体構成を示す概略構成断面図である。図１に示すように、このガスタービン１は、圧縮機２と複数の燃焼器３とタービン４とで概略構成されている。
【００２１】
圧縮機２は、空気を作動流体として取り込んで圧縮空気を生成する。
複数の燃焼器３は、図１に示すように、それぞれ圧縮機２の出口に連通しており、圧縮機２から供給された圧縮空気に燃料を混合すると共に燃焼させて、高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。これら複数の燃焼器３は、ガスタービン１におけるロータ１ａの回転中心軸Ｐ回りに環状に配列されている。
各燃焼器３は、燃焼器３の中心軸が圧縮機２からタービン４に向かうに従って回転中心軸Ｐに近接するように、傾いた姿勢で配設されている。
【００２２】
タービン４は、燃焼器３から送り出された燃焼ガスの熱エネルギをロータ１ａの回転エネルギに変換する。そして、この回転エネルギがロータ１ａに連結された発電機（不図示）に伝達されるようになっている。
【００２３】
このようなガスタービン１は、上述した複数の燃焼器３に燃料を供給可能な燃料供給系を有している（図１において不図示）。
【００２４】
（第一実施形態）
図２は、本発明の第一実施形態に係る燃料供給系１０の概略斜視図であり、図３は、燃料供給系１０の概略構成図である。
図２及び図３に示すように、燃料供給系１０は、燃料導入流路１１と、マニホールド１２と、八つの燃料分配流路１３と、燃料供給調整手段１５とを備えている。
【００２５】
燃料導入流路１１は、管部材で構成され、外部から一定の圧力で燃料が圧送されることにより、燃料が導入されるようになっている。
【００２６】
マニホールド１２は、複数の管部材が環状に連結されて構成されており、管部材の連結部のうちの一つに閉止フランジ１２ａが配設されてＣ字状に連通した構成になっている。このマニホールド１２は、燃料導入流路１１と接続されており、この燃料導入流路１１から燃料が流入するようになっている。
【００２７】
八つの燃料分配流路１３は、八つの燃焼器３と対をなしており、対となった燃焼器３にマニホールド１２をそれぞれ接続している。
【００２８】
燃料供給調整手段１５は、八つの燃焼器３をグループ分けしてなる二つの燃焼器グループ３Ａ，３Ｂに対して、燃料の供給量を調整する。ここで、二つの燃焼器グループ３Ａ，３Ｂは、周方向に相互に隣接する二つの燃焼器３，３が異なる燃焼器グループ（３Ａ，３Ｂ）に属するようにグループ分けされており、燃焼器グループ３Ａに属する燃焼器３と、燃焼器グループ３Ｂに属する燃焼器３とが周方向に交互に連続するようになっている。
【００２９】
燃料供給調整手段１５は、第一流量調整弁１６と、第一遮断弁１７Ａと、これら第一流量調整弁１６及び第一遮断弁１７Ａを開閉制御する制御部１９とを備えている。
【００３０】
第一流量調整弁１６は、燃料導入流路１１に配設されており、開度を調整することによって燃料の流量を調整可能である。換言すれば、燃料導入流路１１からマニホールド１２への燃料流入量が調整可能になっている。
【００３１】
第一遮断弁１７Ａは、弁体の開閉が択一的になされるように構成されており、マニホールド１２において閉止フランジ１２ａの対極に位置するように配設されている。すなわち、この第一遮断弁１７Ａは、開状態で燃料を自由に流通させると共に、閉状態で燃料の流通を遮断するようになっている。
このような構成により、第一遮断弁１７Ａを開状態にすると、マニホールド１２がＣ字状に連通する一方、第一遮断弁１７Ａを閉状態にすると、マニホールド１２が第一遮断弁１７Ａと閉止フランジ１２ａとによって区画されて、上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとに分割されるようになっている。
【００３２】
上流燃料供給室１２Ａは、燃料導入流路１１に接続されており、燃焼器グループ３Ａに対応付けられている。具体的には、燃焼器グループ３Ａの燃焼器３と対をなす燃料分配流路１３と接続されている。
下流燃料供給室１２Ｂは、燃焼器グループ３Ｂに対応付けられている。具体的には、燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３と対をなす燃料分配流路１３と接続されている。
【００３３】
制御部１９は、全負荷運転及び低負荷運転の移行時、並びに、起動運転時において、第一流量調整弁１６と第一遮断弁１７Ａとを開閉制御する。
【００３４】
続いて、上述したガスタービン１及び燃料供給系１０の作用について説明する。
まず通常時（電力需要が大きい場合）においてはガスタービン１を全負荷運転させる。
全負荷運転を行う場合には、制御部１９が燃料供給系１０の第一遮断弁１７Ａを開にしてマニホールド１２をＣ字状に連通させる。この状態において、第一流量調整弁１６を開とすると、外部から燃料導入流路１１に燃料が圧送され、この燃料導入流路１１からマニホールド１２に燃料が流入する。そうすると、各燃料分配流路１３から各燃焼器３に全負荷運転に対応した量の燃料が供給される。
【００３５】
各燃焼器３は、燃料供給系１０から供給された燃料と圧縮機２から供給された圧縮空気とを混合し、安定した燃焼システムで燃焼ガスを生成する。生成された燃焼ガスのエネルギは、タービン４においてロータ１ａの回転エネルギに変換され、電力需要に応じた要求出力を満足させる。このようにしてガスタービン１の全負荷運転が行われる。
【００３６】
一方、電力需要が小さい場合においては、ガスタービン１を低負荷運転させる。
低負荷運転を行う場合においては、制御部１９が燃料供給系１０の第一遮断弁１７Ａを閉にして、マニホールド１２を上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとに分割し、下流燃料供給室１２Ｂへの燃料の供給を遮断する。すなわち、上流燃料供給室１２Ａに接続された燃焼器３（燃焼器グループ３Ａ）への燃料の供給を継続すると共に、下流燃料供給室１２Ｂに接続された燃焼器３（燃焼器グループ３Ｂ）への燃料の供給を停止する。
また、制御部１９は、上流燃料供給室１２Ａに接続された燃焼器３への燃料供給量が、全負荷運転の場合の燃料供給量と同等となるように、第一流量調整弁１６の開度を制御する。
【００３７】
このようにすることで、燃料の供給が停止された燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３においては、燃焼ガスが生成されなくなる。一方、燃料の供給を継続した燃焼器グループ３Ａの燃焼器３においては、全負荷運転と同様に安定した燃焼システムで燃焼ガスが生成されてＣＯ及びＮＯＸの発生量が僅かなものとなる。この際、燃焼器３全体としては、低負荷運転に対応した量の燃焼ガスが生成される。
すなわち、低負荷運転において、不安定な燃焼システムとなる燃焼器３がなく、安定した燃焼システムの燃焼器３によって燃焼ガスが生成されるために、ＣＯ及びＮＯＸの発生量が僅かなものとなる。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｃ）は、燃料供給系１０の制御シーケンスを図示したものである。
ガスタービン１の起動時においては、制御部１９は、図４（ｂ）に示すように、第一遮断弁１７Ａを閉とした状態で、図４（ｃ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度を一定の割合で増加させる。そうすると、第一流量調整弁１６の開度に比例して上流燃料供給室１２Ａへの燃料流入量が一定の割合で増加していき、図４（ａ）に示すように、燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が増加していく。
【００３９】
燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が、予め定められた規定値に到達すると、制御部１９は、図４（ｂ）に示すように、第一遮断弁１７Ａを開状態にすると共に、図４（ｃ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度の増加率を高める。そうすると、図４（ａ）に示すように、燃焼器グループ３Ａに供給される燃料の増加率が低下する一方、上流燃料供給室１２Ａから下流燃料供給室１２Ｂに燃料が流入して燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３への燃料供給量が増加していく。
その後、図４（ｃ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度を、増加率を低下させつつ増加させていく。そうすると、図４（ａ）に示すように、燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が緩やかな曲線を描くように増加していくと共に、燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３への燃料供給量が相対的に急な曲線となるように増加して、燃焼器グループ３Ａ及び燃焼器グループ３Ｂの燃料供給量の差分が小さくなっていく。
【００４０】
そして、焼器グループ３Ａ及び燃焼器グループ３Ｂの燃料供給量が同一になった後に、第一流量調整弁１６の開度を一定にすることで燃料供給量を一定にし、全負荷運転に移行する。
【００４１】
以上説明したように、ガスタービン１及び燃料供給系１０によれば、燃焼器グループ３Ａ，３Ｂに対して、燃料の供給量を調整する燃料供給調整手段１５を備えるので、各燃焼器３に燃料供給系統（ノズル）を増設する必要がない。
すなわち、第一遮断弁１７Ａを備えるので、マニホールド１２をＣ字状に連通させた場合に、全ての燃焼器３に燃料を供給して全負荷運転の定められた燃料供給量にする一方、第一遮断弁１７Ａによりマニホールド１２を上流燃料供給室１２Ａ，１２Ｂに分割した場合に、各燃料供給室（１２Ａ，１２Ｂ）に対する燃料供給量を調整することで各燃焼器グループ（３Ａ，３Ｂ）に対する燃料供給量を調整することができる。
そして、燃焼器グループ３Ａに対する燃料供給量を、全負荷運転の燃料供給量と同等に維持する一方、燃焼器グループ３Ｂに対する燃料供給量を遮断することで、複数の燃焼器３全体として低負荷運転に対応した燃焼ガスを発生させることができる。これにより、全負荷運転を基準に燃焼器３を設計したとしても、低負荷運転において、燃焼システムが不安定となる燃焼器３を生じさせず、燃焼システムが安定した燃焼器３で低負荷運転に対応した燃焼ガスを発生させることができるので、ＣＯ及びＮＯＸの発生を抑止することができる。
このように、マニホールドや流量調整弁を増やす必要がなくなるために、燃焼器３の装置構成を簡素にすることができる。
さらに、既存のガスタービンの燃料供給系を燃料供給系１０に変更するだけで、低負荷運転とＣＯ及びＮＯＸの発生抑止とを両立することができる。
【００４２】
また、第一遮断弁１７Ａを備えるので、上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとの区画及び開放を容易にすることができると共に、他の弁装置に比べて簡素な構成かつ低コストにすることができる。
【００４３】
また、マニホールド１２が閉止フランジ１２ａを備えるので、上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとの一部が閉止フランジ１２ａで区画される。これにより、簡素な構成で上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとを構成することができる。
また、燃料導入流路１１が上流燃料供給室１２Ａに接続されるように設けられると共に第一流量調整弁１６を備えるので、マニホールド１２への燃料流入量を厳密に制御することが可能となる。これにより、燃焼器グループ３Ａ，３Ｂへの燃料供給量を正確に制御することが可能となる。
また、燃料導入流路１１を一つのみ設けることで、装置構成を簡素にすることが可能となる。
【００４４】
なお、第一流量調整弁１６によってマニホールド１２への燃料流入量を変更したり、上流燃料供給室１２Ａに接続する燃焼器３を増減させたりすることで（燃焼器グループのグループ分けを変更することで）、上述した低負荷運転と異なる負荷に応じた低負荷運転をすることが可能である。
【００４５】
（第二実施形態）
図５は、本発明の第二実施形態に係る燃料供給系２０の概略構成図である。
なお、図５において、図１から図４と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
図５に示すように、燃料供給系２０は、燃料供給調整手段２５を備えている。
この燃料供給調整手段２５は、第一流量調整弁１６と、第一遮断弁１７Ａと、制御部１９と、バイパス流路２１とを備えている。
【００４７】
バイパス流路２１は、マニホールド１２のうち第一遮断弁１７Ａの上流と下流とを接続しており、上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとを連通可能に構成されている。このバイパス流路２１は、第一遮断弁１７Ａに比べて流路断面が小さくなったオリフィス２３と、燃料の流通を遮断可能な第二遮断弁２２とを備えている。
【００４８】
オリフィス２３は、バイパス流路２１のうち第二遮断弁２２よりも下流燃料供給室１２Ｂ側に配設されている。
第二遮断弁２２は、第一遮断弁１７Ａと同様のものであり、燃料の流通を遮断可能に構成されている。この第二遮断弁２２は、制御部１９によって開閉制御されるようになっている。
【００４９】
続いて、燃料供給系２０の作用について図６を用いて説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、燃料供給系２０の制御シーケンスを図示したものである。
ガスタービン１の起動時においては、制御部１９は、図６（ｂ）に示すように、第一遮断弁１７Ａ及び第二遮断弁２２を閉とした状態で、図６（ｃ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度を一定の割合で増加させる。そうすると、第一流量調整弁１６の開度に比例して上流燃料供給室１２Ａへの燃料流入量が一定の割合で増加していき、図６（ａ）に示すように、燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が増加していく。
【００５０】
燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が、予め定められた規定値に到達すると、制御部１９は、図６（ｂ）に示すように、第二遮断弁２２を開状態にすると共に、図６（ｄ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度の増加率を高める。
そうすると、図６（ａ）に示すように、上流燃料供給室１２Ａから下流燃料供給室１２Ｂにバイパス流路２１を介して燃料が流入する。この際、バイパス流路２１にはオリフィス２３が配設されているために、第一遮断弁１７Ａを開状態とするよりも緩やかに下流燃料供給室１２Ｂに燃料が流入することとなり、燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３に燃料が緩やかに供給される（図４（ａ），図６（ａ）参照）。
【００５１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、制御部１９が第二遮断弁２２を閉状態にすると共に、図６（ｃ）に示すように、第一遮断弁１７Ａを開状態にする。
そして、図６（ｄ）に示すように、第一流量調整弁１６の開度を、増加率を低下させつつ増加させていく。そうすると、図６（ａ）に示すように、燃焼器グループ３Ａの燃焼器３への燃料供給量が緩やかな曲線を描くように増加していくと共に、燃焼器グループ３Ｂの燃焼器３への燃料供給量が相対的に急な曲線となるように増加して、燃焼器グループ３Ａ及び燃焼器グループ３Ｂの燃料供給量の差分が小さくなっていく。
【００５２】
そして、焼器グループ３Ａ及び燃焼器グループ３Ｂの燃料供給量が同一になった後に、第一流量調整弁１６の開度を一定にすることで燃料供給量を一定にし、全負荷運転に移行する。
【００５３】
以上説明したように、燃料供給系２０によれば、オリフィス２３と第二遮断弁２２とを有するバイパス流路２１を備えるので、第一遮断弁１７Ａを閉状態、第二遮断弁２２を開状態にすると、第一遮断弁１７Ａのみを開状態にした場合に比べて、上流燃料供給室１２Ａから下流燃料供給室１２Ｂへの燃料流入量が小さくなる。これにより、第一遮断弁１７Ａを閉状態から開状態にする前にバイパス流路２１を開状態とすることで、上流燃料供給室１２Ａから下流燃料供給室１２Ｂへの燃料流通量を穏やかに増加させることができる。これにより、起動運転時に、下流燃料供給室１２Ｂに対して燃料の供給を緩やかに開始することができ、下流燃料供給室１２Ｂに接続された燃焼器３への燃料の流量を緩やかに増加させることができるので、燃焼器３の着火を安定して行うことができる。
【００５４】
（第三実施形態）
図７は、本発明の第三実施形態に係る燃料供給系３０の概略構成図である。
なお、図７において、図１から図６と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
図７に示すように、燃料供給系３０は、燃料供給調整手段３５を備えている。
この燃料供給調整手段３５は、第一流量調整弁１６と、第一遮断弁１７Ａ，１７Ｂと、制御部１９とを備えている。第一遮断弁１７Ｂは、上述した第一実施形態及び第二実施形態の閉止フランジ１２ａの代わりに配設されたものであり、マニホールド１２を構成する管部材の連結部のうちの一つに配設されている。すなわち、第一遮断弁１７Ａと第一遮断弁１７Ｂとを開状態にすることで、マニホールド１２が環状に連通すると共に、第一遮断弁１７Ａと第一遮断弁１７Ｂとを閉状態にすることで、上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとが区画されるようになっている。
【００５６】
この構成によれば、第一遮断弁１７Ｂを備えるので、上流燃料供給室１２Ａから下流燃料供給室１２Ｂに流入する流量を大きくすることができ、低負荷運転から全負荷運転に速やかに移行させることができる。
【００５７】
（第四実施形態）
図８は、本発明の第四実施形態に係る燃料供給系４０の概略構成図である。
なお、図８において、図１から図７と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図８に示すように、燃料供給系４０は、上流で二つに分流した燃料導入流路４１，４２と、燃料供給調整手段４５とを備えている。
これら燃料導入流路４１，４２は、一方の燃料導入流路４１が上流燃料供給室１２Ａに接続され、他方の燃料導入流路４２が下流燃料供給室１２Ｂに接続されている。
この燃料供給調整手段４５は、第二流量調整弁４６，４７と、第一遮断弁１７Ａ，１７Ｂと、制御部１９とを備えている。
【００５９】
第二流量調整弁４６は、第一流量調整弁１６と同様のものであり、燃料導入流路４１に配設されて上流燃料供給室１２Ａへの燃料流入量を調整可能である。同様に、第二流量調整弁４７は、燃料導入流路４２に配設されて下流燃料供給室１２Ｂへの燃料流入量を調整可能である。
【００６０】
この構成によれば、燃焼器グループ３Ａへの燃料供給量と、燃焼器グループ３Ｂへの燃料供給量とをより厳密に制御することが可能である。これにより、マニホールド１２を上流燃料供給室１２Ａと下流燃料供給室１２Ｂとに分割した状態で、第二流量調整弁４６，４７の開度を調整することにより、例えば、燃料供給系４０に導入される燃料のうち、７０％を燃焼器グループ３Ａに供給すると共に、３０％を燃焼器グループ３Ｂに供給することが可能である。これにより、ガスタービン１の様々な要求出力に対応することが可能となる。
【００６１】
（第五実施形態）
図９は、本発明の第五実施形態に係る燃料供給系５０の概略構成図である。なお、図９において、図１から図８と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図９に示すように、燃料供給系５０は、燃料供給調整手段５５を備えている。
この燃料供給調整手段５５は、第一流量調整弁１６と、四つの第一遮断弁１７Ｃ〜１７Ｆと、制御部１９とを備えている。
【００６３】
四つの第一遮断弁１７Ｃ〜１７Ｆは、環状に連結された管部材からなるマニホールド１２において、周方向に等間隔に配設されている。すなわち、これら第一遮断弁１７Ｃ〜１７Ｆを開状態とすることで、マニホールド１２が環状に連通すると共に、閉状態とすることでマニホールド１２を四つの燃料供給室１２Ｃ〜１２Ｆに分割することが可能となっている。
【００６４】
四つの燃料供給室１２Ｃ〜１２Ｆは、八つの燃焼器３を二つずつにグループ分けしてなる四つの燃焼器グループ３Ｃ〜３Ｆに対応付けられている。これら燃焼器グループ３Ｃ〜３Ｆは、周方向に相互に隣接する二つの燃焼器３で構成されている。
【００６５】
この燃料供給系５０によれば、燃料を供給する燃焼器３をより詳細に制御することができる。これにより、ガスタービン１の様々な要求出力に対応することが可能となる。なお、四つの第一遮断弁１７Ｃ〜１７Ｆは、一律に開閉制御を行う必要はなく、例えば、第一遮断弁１７Ｃ，１７Ｅを閉状態、第一遮断弁１７Ｄ，１７Ｆを開状態とすることで、上述した第一実施形態〜第四実施形態と同様に、燃料供給室１２Ｃ，１２Ｆ（上流燃料供給室１２Ａ）に燃料を供給することができると共に、燃料供給室１２Ｄ，１２Ｅ（下流燃料供給室１２Ｂ）への燃料の供給を停止することが可能である。
【００６６】
（第六実施形態）
図１０は、本発明の第六実施形態に係る燃料供給系６０の概略構成図である。なお、図１０において、図１から図９と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
図１０に示すように、燃料供給系６０は、四つの燃料導入流路４１，４２，６１，６２を備えると共に、燃料供給調整手段６５を備えている。
四つの燃料導入流路４１，４２，６１，６２は、マニホールド１２を燃料供給室１２Ｃ〜１２Ｆに分割した場合に、これら燃料供給室１２Ｃ〜１２Ｆに対となって連通するように、マニホールド１２に接続されている。
【００６８】
燃料供給調整手段６５は、四つの第一遮断弁１７Ｃ〜１７Ｆと、制御部１９と、四つの第二流量調整弁４６，４７，６６，６７を備えている。
四つの第二流量調整弁４６，４７，６６，６７は、四つの燃料導入流路４１，４２，６１，６２にそれぞれ一つずつ配設されている。
【００６９】
この燃料供給系６０によれば、燃焼器グループ３Ｃ〜３Ｆへの各燃料供給量をより厳密に制御することが可能である。これにより、例えば、マニホールド１２を燃焼器グループ３Ｃ〜３Ｆに分割した状態で、第二流量調整弁４６，４７，６６，６７の開度を調整することにより、燃焼器グループ３Ｃ〜３Ｆへの燃料供給量を異ならせることが可能となる。これにより、ガスタービン１の様々な要求出力に対応することが可能となる。
【００７０】
（第七実施形態）
図１１は、本発明の第七実施形態に係る燃料供給系７０の概略構成図である。なお、図１１において、図１から図１０と同様の構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７１】
図１１に示すように、燃料供給系７０は、燃料導入流路１１と、環状に連通したマニホールド７２と、八つの燃料分配流路１３と、燃料供給調整手段７５とを備えている。
燃料供給調整手段７５は、各燃料分配流路１３に配設された八つの第三流量調整弁（分配弁）７３と、八つの第三流量調整弁７３を開閉制御する制御部（不図示）とを備えている。
すなわち、本実施形態においては、燃焼器３の一つ一つが燃焼器グループとしてグループ分けされており、これら各燃焼器３への燃料供給量が八つの第三流量調整弁７３で調整されるようになっている。
【００７２】
この燃料供給系７０によれば、各燃焼器３への燃料の供給量を個別的に厳密に制御することが可能である。
【００７３】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、燃料導入流路１１に燃料調整弁（１６，４６，４７，６６，６７）を設ける構成としたが、遮断弁を設ける構成としてもよい。このようにすることで、低コストにすることができる。例えば、第四実施形態を例に説明すると、図１２に示すように、第二流量調整弁４７に変えて遮断弁（第三遮断弁）４８を設ける構成にしてもよい。
【００７４】
また、上述した各実施形態においては、燃料導入流路やマニホールド、燃料分配流路を管部材で構成したが、例えば、中実部材を穿孔して流路を構成したり、ブロック状の部材を組み合わせてブロック状の部材間に流路を構成したりしてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…ガスタービン
２…圧縮機
３…燃焼器
３Ａ〜３Ｆ…燃焼器グループ
４…タービン
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…燃料供給系
１１，４１，４２，６１，６２…燃料導入流路
１２，７２…マニホールド
１２Ａ…上流燃料供給室（燃料供給室）
１２Ｂ…下流燃料供給室（燃料供給室）
１２Ｃ〜１２Ｆ…燃料供給室
１２ａ…閉止フランジ（端壁）
１３…燃料分配流路
１５，２５，３５，４５，５５，６５，７５…燃料供給調整手段
１６…第一流量調整弁
１７Ａ〜１７Ｆ…第一遮断弁
２１…バイパス流路
２２…第二遮断弁
２３…オリフィス
４６，４７，６６，６７…第二流量調整弁
４８…遮断弁（第三遮断弁）
７３…第三流量調整弁（分配弁）
【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】
0005535790.tif 000008
【図８】
0005535790.tif 000009
【図９】
0005535790.tif 000010
【図１０】
0005535790.tif 000011
【図１１】
0005535790.tif 000012
【図１２】
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