(57)【要約】【課題】  燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の低減効果を維持しながら、燃焼器ライナの割れを回避し、その耐久性を向上させることができるタービン用燃焼装置を提供すること。【解決手段】  燃焼装置ケーシング４と、燃焼装置ケーシング４内に配設された燃焼器ライナ６と、燃焼器ライナ６内に燃料を噴出するための燃料ノズル８と、燃焼器ライナ６内に燃焼用空気を供給するための空気流路１０と、を備えたタービン用燃焼装置。燃料ノズル８から燃焼器ライナ６の燃焼領域３９内に噴出される燃料が、空気流路１０から燃焼器ライナ６に設けられた空気流入孔４２を通して燃焼領域３９内に流入される燃焼用空気によって燃焼される。空気流路１０には水噴射ノズル３９が配設され、水噴射ノズル３９から噴射された水が燃焼用空気に予め混合され、燃焼用混合空気が空気流入孔４２を通して燃焼領域３９に送給される。【選択図】  図１
2006266549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置ケーシングと、前記燃焼装置ケーシング内に配設され、燃焼領域を規定する燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナ内に燃料を噴出するための燃料ノズルと、前記燃焼器ライナ内に燃焼用空気を供給するための空気流路と、を備え、前記燃料ノズルから前記燃焼領域内に噴出される燃料が、前記空気流路から前記燃焼器ライナに設けられた空気流入孔を通して前記燃焼領域内に流入される燃焼用空気によって燃焼されるタービン用燃焼装置であって、
前記空気流路には、燃料の燃焼温度を下げるための液体を噴出するための液体噴射ノズルが配設され、前記液体噴射ノズルからの液体が前記空気流路を流れる燃焼用空気に噴射され、液体と混合された燃焼用混合空気が前記空気流入孔を通して前記燃焼領域内に流入されることを特徴とするタービン用燃焼装置。
【請求項２】
前記液体噴射ノズルからの液体の噴射方向は、前記空気流路を流れる燃焼用空気の流れ方向と反対方向であることを特徴とする請求項１に記載のタービン用燃焼装置。
【請求項３】
前記液体噴射ノズルからの液体の噴霧形状が、フルコーン形状又はホローコーン形状であることを特徴とする請求項２に記載のタービン用燃焼装置。
【請求項４】
前記燃焼器ライナの端壁部には第１空気流入孔が設けられ、その周壁部には第２空気流入孔が設けられ、液体が混合された燃焼用混合空気が前記第１空気流入孔を通して前記燃焼器ライナの前記端壁部側から前記燃焼領域内に流入するとともに、前記第２空気流入孔を通して前記燃焼器ライナの前記周壁部側から前記燃焼領域内に流入することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタービン用燃焼装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のタービン用燃焼装置と、前記タービン用燃焼装置の前記燃焼領域に供給される空気を圧縮して供給するための圧縮機と、前記タービン用燃焼装置から吐出される燃焼排ガスを駆動源として回転するタービン翼と、前記タービン翼に連結駆動されて回転する回転軸と、を備えたことを特徴とするガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の火炎温度を低下させ、タービンから排出される燃焼排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）量を低減するタービン用燃焼装置及びこれを備えたガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力と熱とを併給するコージェネレーションシステムの導入が増加しており、取扱いが容易で、且つ小型化が可能なガスタービンを利用したシステムが注目されている。このコージェネレーションシステムに適用されるガスタービンは、天然ガス、灯油などの燃料を燃焼用空気を利用して燃焼させるためのガスタービン用燃焼装置と、この燃焼装置に燃焼用空気を供給するための圧縮機と、燃焼装置の吐出口から吐出された燃焼排ガスを駆動源として回転するタービン翼（所謂、動翼）と、を備え、タービン翼の軸出力から、圧縮機で必要とされる動力を引いた動力が発電機の駆動源として利用される。
【０００３】
また、このタービン用燃焼装置は、燃焼装置ケーシング内に配設された燃焼器ライナと、燃焼器ライナ内の燃焼領域に燃料を噴出するための燃料ノズルと、燃焼領域に燃料用空気を供給するための空気流路と、を備え、燃料ノズルから噴出される燃料が空気流路を通して供給される燃焼用空気によって燃焼され、かく燃焼した燃焼排ガスが吐出口から吐出され、このように吐出される燃焼排ガスによってタービン翼が回転駆動される。
【０００４】
このようなコージェネレーションシステムにおいては、ガスタービンから排出される燃焼排ガスに、大気汚染の原因物質の一つとしての窒素酸化物、所謂ＮＯｘが含まれており、国や各自治体によってその排出濃度の規制が設けられている。このような規制を満たすために燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を低減させる方式として、燃料燃焼時の火炎温度を低下させる方式、燃焼器内における燃焼排ガスの滞留時間を減少させる方式、燃焼時の酸素濃度を低減させる方式などがあるが、ガスタービンを用いるコージェネレーションシステムにおいては、燃料燃焼時の火炎温度を低下させる方式が最も効果的であり、システムへの適用性も優れている。
【０００５】
このようなことから、ガスタービン用燃焼装置の燃焼領域に水（又は水蒸気）を噴射するようにしたタービン用燃焼装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなガスタービン用燃焼装置では、燃料噴出口及び水噴射口を備えた燃料ノズルが燃焼器ライナに設けられ、天然ガスなどの燃料が燃料噴出口から燃焼器ライナ内の燃焼領域に噴出されるとともに、水（又は水蒸気）が水噴出口から燃焼領域に向けて噴射され、かく噴射される水によって、燃焼領域における燃焼の火炎温度が低下し、このように燃焼温度を低下させることによって、燃焼排ガス中のＮＯｘの発生を抑えている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１１４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したガスタービン用燃焼装置では、次の通りの解決すべき問題がある。即ち、燃料ノズルの水噴射口からの水が燃焼器ライナ内の燃焼領域に直接噴射されており、それ故に、噴射した水によって燃料領域の火炎の温度を効果的に低下させることができる反面、噴射された水が燃焼器ライナの壁面に達してこの壁面の温度が局所的に急激に低下するおそれがある。一般に、燃焼器ライナは金属材料から形成されており、噴射された水によって燃焼器ライナの壁面の温度が局所的に急激に低下すると、この壁面において非常に大きな温度勾配が生じ、燃焼器ライナの壁面部分に割れ（所謂、クラック）などが発生し、燃焼器ライナの耐久性が低下するという問題が生じ、その結果、燃焼器ライナを頻度に交換しなければならないという問題がある。このような割れの発生を抑えるためには、例えば、燃焼器ライナをより強度が大きいものに変更すればよいが、このような強度が大きいものを用いるとガスタービン用燃焼装置自体のコストが上昇するという問題が発生する。
【０００８】
そこで、燃焼領域に噴射する水の噴射角度を小さくして燃焼器ライナの壁面まで水が到達しないようにすることも考えられるが、そのようにすると、燃焼領域全体の火炎に水が作用しなくなり、火炎温度を効果的に低下させることができず、ＮＯｘ発生の低減作用が小さくなるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度の低減効果を維持しながら、燃焼器ライナの割れを回避し、その耐久性を向上させることができるタービン用燃焼装置及びこれを備えたガスタービンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１に記載のタービン用燃焼装置は、燃焼装置ケーシングと、前記燃焼装置ケーシング内に配設され、燃焼領域を規定する燃焼器ライナと、前記燃焼器ライナ内に燃料を噴出するための燃料ノズルと、前記燃焼器ライナ内に燃焼用空気を供給するための空気流路と、を備え、前記燃料ノズルから前記燃焼領域内に噴出される燃料が、前記空気流路から前記燃焼器ライナに設けられた空気流入孔を通して前記燃焼領域内に流入される燃焼用空気によって燃焼されるタービン用燃焼装置であって、
前記空気流路には、燃料の燃焼温度を下げるための液体を噴出するための液体噴射ノズルが配設され、前記液体噴射ノズルからの液体が前記空気流路を流れる燃焼用空気に噴射され、液体と混合された燃焼用混合空気が前記空気流入孔を通して前記燃焼領域内に流入されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載のタービン用燃焼装置では、前記液体噴射ノズルからの液体の噴射方向は、前記空気流路を流れる燃焼用空気の流れ方向と反対方向であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載のタービン用燃焼装置では、前記液体噴射ノズルからの液体の噴霧形状が、フルコーン形状又はホローコーン形状であることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載のタービン用燃焼装置では、前記燃焼器ライナの端壁部には第１空気流入孔が設けられ、その周壁部には第２空気流入孔が設けられ、液体が混合された燃焼用混合空気が前記第１空気流入孔を通して前記燃焼器ライナの前記端壁部側から前記燃焼領域内に流入するとともに、前記第２空気流入孔を通して前記燃焼器ライナの前記周壁部側から前記燃焼領域内に流入することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項５に記載のガスタービンでは、請求項１〜４のいずれかに記載のタービン用燃焼装置と、前記タービン用燃焼装置の前記燃焼領域に供給される空気を圧縮して供給するための圧縮機と、前記タービン用燃焼装置から吐出される燃焼排ガスを駆動源として回転するタービン翼と、前記タービン翼に連結駆動されて回転する回転軸と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１に記載のタービン用燃焼装置によれば、空気流路に液体噴射ノズルが設けられているので、この噴射ノズルからの液体は空気流路を流れる燃焼用空気に噴射され、燃焼器ライナ内の燃焼領域に燃焼用空気を流入させる前に、燃焼用空気自体の温度を下げることができる。そして、この液体が混合した低温の燃焼用混合空気が、燃焼器ライナ内に流入して燃焼領域の燃焼火炎に作用するので、この火炎温度を効果的に下げてＮＯｘの発生を低減させることができる。また、液体が混合した燃焼用混合空気が燃焼器ライナ内に流入するので、この液体が直接的に燃焼器ライナの壁面などに作用することがなく、これによって、燃焼器ライナの壁面の温度が局所的に急激に低下することが回避される。その結果、燃焼器ライナに割れが生じることが防止され、燃焼器ライナの耐久性を向上させることができる。尚、このタービン用燃焼装置に使用される燃料としては、天然ガスなどの気体燃料、石油などの液体燃料、微粉炭などの固体燃料などを用いることができ、液体燃料の場合は、燃料ノズルから噴霧状にして噴出される。また、液体噴射ノズルから噴射される液体としては、水、その他の液体媒体を用いることができる。また、このようなガスタービン燃焼装置としては、直流型、逆流型、単キャン型、カンニュラ型、アンニュラ型などの種々の形態のものに適用することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項２に記載のタービン用燃焼装置によれば、液体噴射ノズルからの液体の噴出方向が、空気流路を流れる燃焼用空気の流れ方向と反対方向であるので、液体噴出ノズルからの液体が空気流路を流れる燃焼用空気に衝突するように噴出され、これによって、噴出した液体は燃焼用空気中に効果的に拡散され、空気流路を流れる燃焼用空気に実質上均一に混合される。従って、燃焼用混合空気が燃焼器ライナ内の燃焼領域全体に流れ、この燃焼領域の燃焼火炎の温度を効果的に下げることができ、ＮＯｘの発生を効果的に低減することができる。また、液体が混合された燃焼用混合空気によって燃焼温度を下げているので、燃焼器ライナの壁面の温度が局所的に急激に低下することがなく、これによって、燃焼器ライナの割れを防止し、耐久性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項３に記載のタービン用燃焼装置によれば、液体噴射ノズルからの液体の噴霧形状が、フルコーン形状又はホローコーン形状であるので、空気流路を流れる燃焼用空気に実質上均一に混合することができるとともに、噴出した液体をより微粒化して燃焼用空気に混合することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に記載のタービン用燃焼装置によれば、燃焼器ライナの端壁部に第１空気流入孔が設けられ、その周壁部に第２空気流入孔が設けられているので、燃焼用混合空気は、第１空気流入孔を通して燃焼器ライナの端面壁側から燃焼領域内に流入するとともに、第２空気流入孔を通して燃焼器ライナの周壁部から燃焼領域内に流入される。従って、燃焼用混合空気が燃焼領域全体に流れて燃焼火炎に作用するようになり、これによって、燃焼火炎の温度をより効果的に下げてＮＯｘの発生を低減させることができる。
【００１８】
更に、本発明の請求項５に記載のガスタービンによれば、請求項１〜４のいずれかに記載のタービン用燃焼装置を備えているので、ガスタービンから排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を低減させることができる。また、このガスタービンにおける燃焼器ライナの割れの発生を防止し、ガスタービンとしての耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図１〜図４を参照して、本発明に従うタービン用燃焼装置及びこれを備えたガスタービンの最良の実施形態について説明する。図１は、一実施形態のタービン用燃焼装置を側面から見た簡略断面図であり、図２は、図１のタービン用燃焼装置における液体噴射ノズルを示す斜視図であり、図３は、液体噴射ノズルの他の実施形態を示す斜視図であり、図４は、図１のタービン用燃焼装置を備えたガスタービンを簡略的に示す全体図である。
【００２０】
図１において、図示のタービン用燃焼装置２は、燃料として天然ガスを使用するガスタービンに装備されるガスタービン用燃焼装置であり、燃焼装置ケーシング４と、燃焼装置ケーシング４内に配設された燃焼器ライナ６と、燃焼器ライナ６内の燃焼領域３９に燃料ガスを噴出するための燃料ノズル８と、を備えている。燃焼装置ケーシング４は、先端部（図１において左端部）が細くなっている前ケーシング部１４と、ほぼ一定の内径を有する胴体ケーシング部１６と、後端部（図１において右端部）が片側（図１において上側）に窄くなっている後ケーシング部１８とを有し、これら前ケーシング部１４、胴体ケーシング部１６及び後ケーシング部１８が筒状に一体的に形成されている。前ケーシング部１４の先端部には、圧縮空気供給口２０が設けられており、後述する圧縮機からの圧縮空気が圧縮空気供給口２０を通して燃焼装置ケーシング４内に供給される。
【００２１】
燃焼器ライナ６は、燃焼装置ケーシング４の胴体ケーシング部１６及び後ケーシング部１８内に配設されている。この燃焼器ライナ６は、前ライナ部３４と、ほぼ一定の内径を有する胴体ライナ部３６と、後端部が片側（図１において上側）に窄くなっている後ライナ部３８（所謂、尾筒）とを有し、前ライナ部３４，胴体ライナ部３６及び後ライナ部３８が筒形状に一体的に形成され、この後ライナ部３８の下流端部に燃焼排ガス吐出口２８が設けられている。燃焼排ガス吐出口２８にはノズル翼２９が設けられ、このノズル翼２９に案内されて下流側に吐出される。この燃焼器ライナ６は、その上流側部（図１において左部）が燃料を燃焼させるための燃焼領域３９を規定し、その下流側部（図１において右部）が燃焼排ガスを希釈させるための希釈領域４１を規定し、この希釈領域４１の下流側に燃焼排ガス吐出口２８が位置する。
【００２２】
前ライナ部３４の前端（上流端）には端壁部４０が設けられ、この端壁部４０の中央部に燃料ノズル８が設けられている。燃料ノズル８には、燃料としての天然ガスを供給するための燃料供給源４１が燃料供給管２２を介して接続され、燃料供給源４１からの燃料ガスが燃料供給管２２を介して燃料ノズル８に供給され、この燃料ノズル８から燃焼器ライナ６の燃焼領域３９に噴出する。この燃料ノズル８に関連して、燃焼器ライナ６には点火装置（図示せず）が設けられ、点火装置は燃料ノズル８から噴出する燃料ガス（天然ガス）を点火燃焼させる。
【００２３】
前ライナ部３４の端壁部４０には、更に、燃料ノズル８の取付部位の周囲に、複数の第１空気流入孔４２が設けられている。また、胴体ライナ部３６の周壁部３７の前部（燃焼領域３９を規定する部位）には、複数の第２空気流入孔４４が設けられ、これら第２空気流入孔４４は胴体ライナ部３６の周方向に間隔をおいて設けられている。更に、胴体ライナ部３６の周壁部３７の後部（希釈領域４１を規定する部位）には、複数の第３空気流入孔４６が設けられ、これら第３空気流入孔４６は胴体ライナ部部３６の周方向に間隔をおいて設けられている。
【００２４】
燃焼用空気を供給するための空気流路１０は、燃焼装置ケーシング４の圧縮空気供給口２０から下流側（図１において右側）に延びており、その主流路部１１が装置ケーシング４の前ケーシング部１４によって規定され、その環状流路部１５が燃焼装置ケーシング４及び燃焼器ライナ６の間に規定され、圧縮空気供給口２０を通して供給される燃焼用空気は、空気流路１０（主流路部１１及び環状流路部１５）を通して下流側に流れ、このように流れる空気は、主流路部１１から燃焼器ライナ６の端壁部４０の第１空気流入孔４２を通して上流側から燃焼領域３９に矢印４３で示すように流れるとともに、環状流路部１５から燃焼器ライナ６の周壁部３７の第２空気流入孔４４を通して周側から燃焼領域３９に矢印４５で示すように流れ、また環状流路部１５から燃焼器ライナ６の周部３７の第３空気流入孔４６を通して周側から希釈領域４１に流れる。
【００２５】
このタービン用燃焼装置２には、燃焼用空気に、燃焼火炎の温度を低下させるための液体としての水を噴射するための水噴射ノズル（液体噴射ノズルを構成する）１２が設けられている。この水噴射ノズル１２はノズル本体１３を備え、このノズル本体１３の先端部に水噴射口４８が設けられている。ノズル本体１３は水供給管２４を介して水供給源２３に接続され、水供給源２３からの水が水供給管２４を介して水噴射ノズル１２に供給される。
【００２６】
この水噴射ノズル１２は空気流路１０の主流路部１１内に配設され、水噴射ノズル１２の水噴射口４８から主流路部１１を流れる空気流に向けて水が噴射される。この水噴射ノズル１２は、空気流路１０の主流路部１１の径方向のほぼ中心部に配設され、その水噴射口４８は圧縮空気供給口２０に対向して位置している。従って、水噴射ノズル１２からの水は、主流路部１１の径方向のほぼ中心部から噴射され、その噴射方向は空気流路１０を流れる空気流の流れ方向に対して反対方向に、即ち空気流の流れ方向上流側に向けて噴射される。このように水が噴射されるので、水噴射ノズル１２から噴射される水が圧縮空気の流れに衝突し、この衝突によって水が微粒化されるとともに、主流路部１１内において径方向に拡散され、これによって、水噴射ノズル１２から噴射された水が空気流路１０を流れる圧縮空気流に実質上均一に混合され、水が混合された燃焼用混合空気が下流側に燃焼器ライナ６に送給される。
【００２７】
図２を参照して水噴射ノズル１２について説明すると、この水噴射ノズル１２は、水噴射口４８を有するノズル本体１３を備え、水供給管２４の先端部にノズル本体１３が取り付けられている。この実施形態では、ノズル本体１３の水噴出口４８から噴射される水の噴霧形状がフルコーン形状（中実の円錐形状）になるように構成されている。水の噴霧形状をフルコーン形状にすることによって、水を径方向にほぼ均一に噴霧することができ、水の燃焼用圧縮空気への混合状態をより均一にすることができる。水の噴霧形状がフルコーン形状である場合、その噴霧角度θ１（円錐形状の頂点の角度）が１５〜７０度であるのが好ましく、更には２０〜５０度であるのが一層好ましい。この噴霧角度が１５度より小さい場合は、加工や取付上の誤差などによって周方向に水分布の不均一が生じやすくなる。それ故に、水分の少ないところでは温度を下げる効果が不充分となり、ＮＯｘ濃度の低減効果が低下するおそれがある。それ故に、燃焼領域３９の燃焼状態が周方向に不均一となり、ＮＯｘ濃度の低減効果が充分に得られないおそれがある。一方、噴霧角度が７０度より大きい場合は、水が径方向に拡散し過ぎ、噴射された水が空気流路１０の周部に集中する傾向になる。それ故に、噴射された水の多くが空気流路１０の環状流路部１５を通して流れる圧縮空気流に含まれるようになり、噴射された水分の多くが第３空気流入孔４６を通して希釈領域４１に流れ、この場合にもＮＯｘ濃度の低減効果が充分に得られないおそれがある。
【００２８】
水噴射ノズル１２は、図３に示すように構成するようにしてもよい。図３において、図示の水噴射ノズル１２Ａは、水供給管２４の先端部に取り付けられたノズル本体１３Ａを備え、このノズル本体１３Ａの水噴射口４８Ａは水の噴霧形状がホローコーン形状（中空円錐形状）となるように構成されている。水の噴霧形状をホローコーン形状にすることによって、フルコーン形状に噴霧するときと同様に、水を径方向にほぼ均一に噴霧することができ、水の燃焼用圧縮空気への混合状態をより均一にすることができる。水の噴霧形状がホローコーン形状である場合、中空円錐状で中心部においては水分が噴霧されないので、その噴霧角度θ２（円錐形状の頂点の角度）はフルコーン形状の場合よりも少し小さい角度、即ち、１５〜５０度であるのが好ましく、更には２０〜４０度であるのが一層好ましい。このような噴霧角度θ２が好ましい理由については、フルコーン形状の場合と同様である。
【００２９】
このようなタービン用燃焼装置２は、ガスタービン５０の回転軸３２の周囲に複数個、例えば６個配設される。回転軸３２の所定部位には環状支持部６０が設けられ、この環状支持部６０の外周面にタービン翼３０が設けられ、かかるタービン翼３０に対向して、各タービン用燃焼装置２の燃焼器ライナ６の燃焼排ガス吐出口２８が配置され、燃焼排ガス吐出口２８から吐出する燃焼排ガスがタービン翼３０に作用する。図示の形態では、回転軸３２にタービン翼３０が一段に設けられているが、回転軸３２の軸方向に多段に設けるようにしてもよい。
【００３０】
このようなタービン用燃焼装置２においては、燃料供給源４１からの燃料ガスは、燃料供給管２２を通して燃料ノズル８に供給され、この燃料ノズル８から燃料器ライナ６の燃焼領域３９に向けて噴出される。また、燃焼用空気としての圧縮空気が圧縮空気供給口２０から空気流路１０の主流路部１１に供給されるとともに、水供給源２３からの水が、水供給管２４を通して水噴射ノズル８に供給され、この水噴射ノズル８から空気流路１０の主流路部１１に噴射される。水が混合された燃焼用混合圧縮空気は、燃焼器ライナ６の第１空気流入孔４２を通して矢印４３で示すように上流側から燃焼領域３９に送給されるとともに、その第２空気流入孔４４を通して矢印４５で示すように外周側から燃焼領域３９に送給される。このように燃料ガス及び燃焼用混合圧縮空気が供給されるので、燃料ノズルから噴射された燃焼ガスは点火装置（図示せず）によって点火燃焼され、この燃焼ガスは燃焼ライナ６内の燃焼領域３９において燃焼用混合圧縮空気により燃焼される。燃焼用混合圧縮空気には水分が混合されているので、この水分が燃焼領域３９の燃焼火炎に作用して火炎温度が低下し、この火炎温度の低下によって燃焼時のＮＯｘの発生を少なくすることができる。
【００３１】
燃焼領域３９における燃料ガスの燃焼によって発生した燃焼排ガスは燃料器ライナ６内を下流側に希釈領域４１に流れる。また、空気流路１０の環状流路部１５を下流側に流れる混合圧縮空気は、燃焼器ライナ６の第３空気流入孔４６を通して希釈領域３９に送給され、この希釈領域３９において、燃焼排ガスに混合圧縮空気が混合されて希釈されるとともに、その温度が低下される。
【００３２】
このように希釈された燃焼排ガスは、燃焼器ライナ６の燃焼排ガス吐出口２８からタービン翼３０に向けて吐出され、かく吐出される燃焼排ガスによってタービン翼３０（これと一体的に回転軸３２も）が、例えば矢印で示す所定方向に回転駆動される。
【００３３】
上述したタービン用燃焼装置２は、例えば、図４に示すコージェネレーションにおけるガスタービンに適用することができる。図１とともに図４を参照して、図示のガスタービン５０は、上述した構成のタービン用燃焼装置２と、このタービン用燃焼装置２に空気を圧縮して供給するための圧縮機５２と、タービン用燃焼装置２から吐出される燃焼排ガスを駆動源として回転するタービン翼３０と、を備え、タービン翼３０と圧縮機５２とが回転軸３２を介して駆動連結されている。このガスタービン５０は、例えばコージェネレーションシステムの動力源として用いることができ、ガスタービン５０の回転軸３２が発電機５４の入力軸に駆動連結され、回転軸３２の回転を利用して発電機５４は電力を発生し、発生した電力が電力負荷（図示せず）に供給して消費される。また、ガスタービン５０から吐出される燃料排ガスは熱交換器５６を通して外部に排出される。熱交換器５６においては、燃料排ガスと水との間で熱交換が行われ、かかる熱交換によって燃焼排ガスの熱が回収されて水蒸気が発生され、発生した水蒸気が熱負荷（図示せず）に供給されて消費される。
【００３４】
圧縮機５２は、タービン用の一般的な圧縮機から構成され、空気を吸引し、吸引した空気を所定圧力に圧縮する。圧縮された空気は、圧縮空気供給流路５８を通して圧縮空気供給口２０からタービン用燃焼装置２の空気流路１０に供給され、この圧縮空気（燃焼用空気）に水噴射ノズル１２から水が噴射され、噴射された水が混合された燃焼用混合圧縮空気が空気流路１０を通して燃焼器ライナ６内に流入される。燃焼器ライナ６内には、燃料ノズル８からの燃料ガスが噴出され、噴出した燃料ガスが燃焼用混合圧縮空気により燃焼される。
【００３５】
タービン翼３０は、燃焼器ライナ６の燃焼排ガス吐出口２８から吐出される燃料排ガスの流れ方向に対して所定角度を有するように設けられている。このようなタービン翼３０は、回転軸３２に複数枚設けられており、各タービン翼３０に各タービン用燃焼装置２の燃焼排ガス吐出口２８から吐出される燃焼排ガスが作用するように配設され、このように構成されているので、各タービン用燃焼装置２から吐出される燃焼排ガスによってタービン翼３０（及びこれと一体的に回転軸３２）が所定方向に回転される。尚、回転軸３２は、圧縮機５２と一体的になっており、回転軸３２の回転によって、圧縮機５２も所定方向に回転駆動されて空気が圧縮される。
【００３６】
このようにガスタービン５０は、上述した構成のタービン用燃焼装置２を備えているので、ガスタービン５０から排出される燃焼排ガス中のＮＯｘ濃度を低減させることができる。また、予め水が混合された燃焼用混合空気が燃焼器ライナ６内に送給されるので、燃焼器ライナ６の急激な温度低下が生じることがなく、これによって、燃焼器ライナ６の割れを防止し、その耐久性を向上させることができ、その結果、ガスタービン５０のメンテナンスコストを抑えることができる。
【００３７】
以上、本発明に従うタービン用燃焼装置及びこれを備えたガスタービンの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００３８】
例えば、上述した実施形態では、燃料として天然ガスを用いるものに適用して説明したが、これに限定されず、天然ガス以外の気体燃料、石油などの液体燃料、微粉炭などの固体燃料などを用いるものにも同様に適用することができる。尚、液体燃料の場合は、燃料ノズルから霧状に噴射される。
【００３９】
また、例えば上述した実施形態では、水噴射ノズル１２からの水が、燃焼用圧縮空気の流れ方向と反対方向に噴射されているが、これに限定されず、圧縮空気の流れ方向と同一方向、又は所定角度を有するように噴射するようにしてもよく、燃焼器ライナ６に流入する前に燃焼用空気に水を噴射して予め混合することによって、上述した所望の効果が達成される。
【００４０】
また、例えば上述した実施形態では、燃焼器ライナ６の周壁部３７に第２空気流入孔４４を設けているが、このような第２空気流入項４４を省略するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一実施形態のタービン用燃焼装置を側面から見た簡略断面図である。
【図２】図１のタービン用燃焼装置における液体噴射ノズルによる水の噴霧形状を簡略的に示す斜視図である。
【図３】他の実施形態の液体噴射ノズルによる水の噴霧形状を簡略的に示す斜視図でである。
【図４】図１のタービン用燃焼装置を備えたタービンを簡略的に示す全体図である。
【符号の説明】
【００４２】
２  タービン用燃焼装置
４  燃焼装置ケーシング
６  燃焼器ライナ
８  燃料ノズル
１０  空気流路
１２，１２Ａ  水噴射ノズル
２０  圧縮空気供給口
２８  燃焼排ガス吐出口
３０  タービン翼
３９  燃焼領域
４０  端壁部
４１  希釈領域
４２  第１空気流入孔
４４  第２空気流入孔
４６  第３空気流入孔
５０  ガスタービン
５２  圧縮機
【図１】
2006266549.tif 000003
【図２】
2006266549.tif 000004
【図３】
2006266549.tif 000005
【図４】
2006266549.tif 000006