(57)【要約】【課題】燃焼ガス温度、及び輻射強度の低減を図り、ガス燃料中に窒素成分が含まれている場合においても、ＮＯｘの生成を抑制する。【解決手段】軸線Ａを中心とする筒形状をなす燃焼筒４と、燃焼筒４の上流側から燃焼筒４内の外周部側に不活性ガスＥを供給する第一不活性ガス供給部３４と、燃焼筒４の軸線Ａを中心とする径方向外側から燃焼筒内の中心部に不活性ガスを供給する第二不活性ガス供給部７と、第二不活性ガス供給部７から供給された不活性ガスより径方向外側にガス燃料を供給するガス燃料供給部３５と、燃焼筒の上流側から、燃焼筒内の第二不活性ガス供給部７から供給された不活性ガスより径方向外側に酸素を供給する第一酸素供給部３２ａと、第二不活性ガス供給部７から不活性ガスとともに燃焼筒内に酸素を供給する第二酸素供給部３２ｂと、を有するガスタービン燃焼器を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心とする筒形状をなす燃焼筒と、
前記燃焼筒の上流側から前記燃焼筒内の外周部側に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、
前記燃焼筒の前記軸線を中心とする径方向外側から前記燃焼筒内の中心部に不活性ガスを供給する第二不活性ガス供給部と、
前記第二不活性ガス供給部から供給された前記不活性ガスより前記径方向外側にガス燃料を供給するガス燃料供給部と、
前記燃焼筒の上流側から、前記燃焼筒内の前記第二不活性ガス供給部から供給された前記不活性ガスより径方向外側に酸素を供給する第一酸素供給部と、
前記第二不活性ガス供給部から前記不活性ガスとともに前記燃焼筒内に酸素を供給する第二酸素供給部と、を有するガスタービン燃焼器。
【請求項２】
前記第二不活性ガス供給部は、前記燃焼筒の外周面を前記径方向に貫通するスクープを介して前記不活性ガスを前記燃焼筒内に供給する請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記燃焼筒の上流側の前記径方向中心から下流側に向かって酸素を供給する第三酸素供給部を備える請求項１又は請求項２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
前記燃焼筒の上流側に設けられ、径方向中心から下流側に向かってガス燃料を噴射するパイロットノズルを有し、
前記第三酸素供給部は、前記パイロットノズルの先端から酸素を供給する請求項３に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】
前記第一酸素供給部から供給される酸素の流量は、前記第二酸素供給部から供給される酸素の流量と前記第三酸素供給部から供給される酸素の流量との和よりも多い請求項３又は請求項４に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項６】
不活性ガスは、二酸化炭素を含有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項７】
固体燃料または液体燃料をガス化してガス燃料を生成するガス化炉と、
酸素を製造する酸素製造装置と、
圧縮機で圧縮した排気ガスにガス燃料と酸素を供給した混合気を燃焼器で燃焼して発生した燃焼ガスによりタービンを駆動するガスタービンと、
ガスタービンの駆動力により発電する発電機と、
前記ガスタービンからの排気ガスを前記圧縮機に戻す循環経路と、を備える発電システムにおいて、
前記燃焼器は、
軸線を中心とする筒形状をなす燃焼筒と、
前記燃焼筒の上流側から前記燃焼筒内の外周部側に前記循環経路を循環する排気循環ガスを供給する第一排気循環ガス供給部と、
前記燃焼筒の前記軸線を中心とする径方向外側から前記燃焼筒内の中心部に前記排気循環ガスを供給する第二排気循環ガス供給部と、
前記第二排気循環ガス供給部から供給された前記排気循環ガスより径方向外側にガス燃料を供給するガス燃料供給部と、
前記燃焼筒の上流側から、前記燃焼筒内の前記第二排気循環ガス供給部から供給された排気循環ガスより径方向外側に酸素を供給する第一酸素供給部と、
前記第二排気循環ガス供給部から前記排気循環ガスとともに前記燃焼筒内に酸素を供給する第二酸素供給部と、を有する発電システム。
【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発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。ガスタービンは、空気を圧縮機により圧縮することで高温・高圧の圧縮空気とし、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させ、高温・高圧の燃焼ガスによりタービンを駆動している。また、ガスタービンでは、タービンに連結された発電機を駆動して発電を行うことができる。
また、このようなガスタービンにガス化炉を適用した複合発電システムがある。複合発電システムでは、ガス化炉で固体燃料または液体燃料をガス化し、生成したガスを燃料としてガスタービンへ送給して燃焼させ、発生した燃焼ガスによりタービンを駆動して発電している。また、ガスタービンから排出された高温の排気ガスをボイラに送って蒸気を生成させ、生成された蒸気により蒸気タービンを駆動して発電している。
【０００３】
ところで、上述した複合発電システムでは、ガスタービンから排出された排気ガスに、二酸化炭素（ＣＯ２）が含まれている。
特許文献１には、ガス化炉と、排気ガスにガス燃料と酸素を混合して燃焼させるクローズドガスタービンを組み合わせた複合発電システムが記載されている。この複合発電システムは、圧縮機から排出された排気循環ガスに酸素を混入し、燃焼器で燃焼させている。また、この複合発電システムでは、安全性、及び、燃焼器の圧力損失を考慮して酸素を燃焼領域の直前に投入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９４５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の複合発電システムにおいては、酸素を一気に投入するため、燃焼ガスの温度が高くなり、輻射強度が非常に強くなるため好ましくない。また、燃焼ガスの温度が高すぎると、燃料中にわずかに窒素成分が含まれている場合に大量のＮＯｘが生成されるという課題がある。
【０００６】
この発明は、燃焼ガス温度、及び輻射強度の低減を図ることができ、ガス燃料中に窒素成分が含まれている場合においても、ＮＯｘの生成を抑制することができるガスタービン燃焼器及び発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、ガスタービン燃焼器は、軸線を中心とする筒形状をなす燃焼筒と、前記燃焼筒の上流側から前記燃焼筒内の外周部側に不活性ガスを供給する第一不活性ガス供給部と、前記燃焼筒の前記軸線を中心とする径方向外側から前記燃焼筒内の中心部に不活性ガスを供給する第二不活性ガス供給部と、前記第二不活性ガス供給部から供給された前記不活性ガスより前記径方向外側にガス燃料を供給するガス燃料供給部と、前記燃焼筒の上流側から、前記燃焼筒内の前記第二不活性ガス供給部から供給された前記不活性ガスより径方向外側に酸素を供給する第一酸素供給部と、前記第二不活性ガス供給部から前記不活性ガスとともに前記燃焼筒内に酸素を供給する第二酸素供給部と、を有する。
【０００８】
このような構成によれば、燃焼筒内にて中心部に供給される不活性ガスより外側にガス燃料と酸素が隣接して供給されることで、ガス燃料と酸素との混合が良好となる。これにより、燃焼による酸素の利用率を１００％に近づけることができ、不活性ガスにおける酸素の残留を抑制し、燃焼効率の向上を図ることができる。
また、上記酸素に加えて第二不活性ガス供給部から酸素を供給して、二段階で酸素を供給することにより、燃焼ガス温度、及び輻射強度の低減を図ることができる。さらに、ガス燃料中に窒素成分が含まれている場合においても、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【０００９】
上記ガスタービン燃焼器において、前記第二不活性ガス供給部は、前記燃焼筒の外周面を前記径方向に貫通するスクープを介して前記不活性ガスを前記燃焼筒内に供給してよい。
【００１０】
このような構成によれば、簡単な構成で第二不活性ガス供給部を構成することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００１１】
上記ガスタービン燃焼器において、前記燃焼筒の上流側の前記径方向中心から下流側に向かって酸素を供給する第三酸素供給部を備えてよい。
【００１２】
このような構成によれば、三段階で酸素を供給することにより、燃焼ガス温度、及び輻射強度の更なる低減を図ることができる。
【００１３】
上記ガスタービン燃焼器において、前記燃焼筒の上流側に設けられ、径方向中心から下流側に向かってガス燃料を噴射するパイロットノズルを有し、前記第三酸素供給部は、前記パイロットノズルの先端から酸素を供給してよい。
【００１４】
このような構成によれば、ガスタービンの起動時における保炎性を向上させることができる。
【００１５】
上記ガスタービン燃焼器において、前記第一酸素供給部から供給される酸素の流量は、前記第二酸素供給部から供給される酸素の流量と前記第三酸素供給部から供給される酸素の流量との和よりも多くてよい。
【００１６】
このような構成によれば、第一酸素供給部から供給される酸素がより燃焼ガス温度及び輻射強度に対する影響が強いため、燃焼ガス温度及び輻射強度の調整を容易とすることができる。
【００１７】
上記ガスタービン燃焼器において、不活性ガスは、二酸化炭素を含有してよい。
【００１８】
このような構成によれば、不活性ガスが二酸化炭素を含有しており、発生した二酸化炭素を含有する不活性ガスを循環することで、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
【００１９】
本発明の第二の態様によれば、発電システムは、固体燃料または液体燃料をガス化してガス燃料を生成するガス化炉と、酸素を製造する酸素製造装置と、圧縮機で圧縮した排気ガスにガス燃料と酸素を供給した混合気を燃焼器で燃焼して発生した燃焼ガスによりタービンを駆動するガスタービンと、ガスタービンの駆動力により発電する発電機と、前記ガスタービンからの排気ガスを前記圧縮機に戻す循環経路と、を備える発電システムにおいて、前記燃焼器は、軸線を中心とする筒形状をなす燃焼筒と、前記燃焼筒の上流側から前記燃焼筒内の外周部側に前記循環経路を循環する排気循環ガスを供給する第一排気循環ガス供給部と、前記燃焼筒の前記軸線を中心とする径方向外側から前記燃焼筒内の中心部に前記排気循環ガスを供給する第二排気循環ガス供給部と、前記第二排気循環ガス供給部から供給された前記排気循環ガスより径方向外側にガス燃料を供給するガス燃料供給部と、前記燃焼筒の上流側から、前記燃焼筒内の前記第二排気循環ガス供給部から供給された排気循環ガスより径方向外側に酸素を供給する第一酸素供給部と、前記第二排気循環ガス供給部から前記排気循環ガスとともに前記燃焼筒内に酸素を供給する第二酸素供給部と、を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃焼筒内にて中心部に供給される不活性ガスより外側にガス燃料と酸素が隣接して供給されることで、ガス燃料と酸素との混合が良好となる。これにより、燃焼による酸素の利用率を１００％に近づけることができ、不活性ガスにおける酸素の残留を抑制し、燃焼効率の向上を図ることができる。
また、上記酸素に加えて第二不活性ガス供給部から酸素を供給して、二段階で酸素を供給することにより、燃焼ガス温度、及び輻射強度の低減を図ることができる。さらに、ガス燃料中に窒素成分が含まれている場合においても、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態の発電システムの概略図である。
【図２】本発明の実施形態の燃焼器の概略図である。
【図３】本発明の実施形態の燃焼器の詳細図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図であって、燃焼器を下流側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態のガスタービン燃焼器及び発電システムについて図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の発電システム１は、ガス化炉１１と、ガス精製装置１２と、酸素製造装置１３と、ガスタービン１４と、ガスタービン１４の駆動力により発電する第一発電機１５と、排熱回収ボイラ１６（ＨＲＳＧ）と、蒸気タービン１７と、第二発電機１８と、を備える複合発電システムである。
【００２３】
ガス化炉１１は、固体燃料としての微粉炭（石炭）を不完全燃焼して未燃ガス（Ｈ２，ＣＯ，ＣＯ２，Ｎ２など）を生成する。ガス精製装置１２は、ガス化炉１１で生成された未燃ガスから浄化処理などを行うことで、不純物を除去してガス燃料Ｆ（Ｈ２，ＣＯ）を精製する。即ち、ガス化炉１１で生成された未燃ガスをガス精製装置１２の各種装置に通過させることで、自身のもつ熱により硫黄分化合物、窒素化合物、その他の有害物質を除去することができる。ガス化炉１１は、液体燃料をガス化する構成としてもよい。
【００２４】
酸素製造装置１３は、大気から高濃度の純酸素を製造する。酸素製造装置１３は、例えば、深冷分留法（液化分留法）、ゼオライト吸着剤を使用した圧力掃引吸着（ＰＳＡ）法、カーボンモレキュラーシーブを使用した圧力掃引吸着（ＰＳＡ）法などの技術を用いた装置を採用することができる。
【００２５】
ガスタービン１４は、圧縮機２１と燃焼器２２とタービン２３とを有している。圧縮機２１とタービン２３とはタービン軸２４を介して連結されている。ガスタービン１４と第一発電機１５とは、タービン軸２４を介して連結されている。
【００２６】
ガスタービン１４の圧縮機２１と燃焼器２２とは、排気循環ガス供給ライン２５によって接続されている。
燃焼器２２とガス精製装置１２とは、ガス燃料供給ライン２６によって接続されている。
燃焼器２２と酸素製造装置１３とは、酸素供給ライン２７によって接続されている。燃焼器２２とタービン２３とは、燃焼ガス供給ライン２８によって接続されている。
【００２７】
排熱回収ボイラ１６は、例えば、高圧ボイラと中圧ボイラと低圧ボイラを有している。排熱回収ボイラ１６は、ガスタービン１４から排出された排気ガスにより各ボイラでそれぞれ蒸気を発生させることができる。
タービン２３と排熱回収ボイラ１６とは、排気ガス排出ライン２９によって接続されている。排気ガス排出ライン２９には、タービン２３から排出された排気ガスＥ（ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ）が導入される。排熱回収ボイラ１６とガスタービン１４の圧縮機２１とは、排気ガス戻しライン３０によって接続されている。排気ガス戻しライン３０からは、排気ガス回収ライン３１が分岐している。
【００２８】
蒸気タービン１７は、排熱回収ボイラ１６で発生した蒸気が供給されることで駆動し、連結された第二発電機１８を運転することができる。蒸気タービン１７に供給された蒸気は図示しない復水器に送られて凝縮された後、復水ポンプにより排熱回収ボイラ１６に送られる。なお、この場合、ガスタービン１４と蒸気タービン１７とを同軸上に配置し、一つの発電機を共用してもよい。
【００２９】
排気循環ガス供給ライン２５と、燃焼ガス供給ライン２８と、排気ガス排出ライン２９と、排気ガス戻しライン３０と、により排気ガスＥの循環経路が構成される。なお、以下の説明では、タービン２３から排出されたガスを排気ガスＥと称し、圧縮機２１で圧縮され、排気循環ガス供給ライン２５により燃焼器２２に供給されるガスを排気循環ガスＥと呼ぶ。排気ガスＥと排気循環ガスＥとは温度と圧力が相違するが、同質のガスである。排気ガスＥと排気循環ガスＥは、不活性ガスとして機能する。
【００３０】
次に、本実施形態の発電システム１の作用について説明する。
ガス化炉１１では、酸素、窒素、微粉炭が供給され、内部で微粉炭が燃焼して未燃ガスが生成される。未燃ガスは、熱交換器で冷却されてからチャーが除去され、その後、ガス精製装置１２で硫黄分化合物、窒素化合物、その他の有害物質が除去させてガス燃料Ｆが精製される。
【００３１】
ガスタービン１４では、排気ガス戻しライン３０を通して圧縮機２１に取り込まれた排気ガスＥが圧縮されることで高温・高圧の圧縮ガス（排気循環ガスＥ）となる。圧縮ガスは、排気循環ガスＥとして排気循環ガス供給ライン２５を介して燃焼器２２に送られる。ガス精製装置１２で精製されたガス燃料Ｆがガス燃料供給ライン２６を介して燃焼器２２に送られるとともに、酸素製造装置１３で製造された酸素（Ｏ２）が酸素供給ライン２７を通して燃焼器２２に送られる。
【００３２】
燃焼器２２では、排気循環ガスＥとガス燃料Ｆと酸素との混合ガスに対して着火され、燃焼する。燃焼器２２で生成された高温・高圧の燃焼ガスは、燃焼ガス供給ライン２８を介してタービン２３に送られ、図示しない複数の静翼及び動翼を通過することでタービン軸２４を駆動回転する。これにより、第一発電機１５が作動して発電が行われる。
【００３３】
タービン２３から排出された排気ガスＥは、排気ガス排出ライン２９を介して排熱回収ボイラ１６に送られる。排熱回収ボイラ１６では、高温・高圧の排気ガスＥにより蒸気が生成される。生成された蒸気は蒸気タービン１７に送られ、蒸気タービン１７を駆動することで第二発電機１８が作動して発電が行われる。排熱回収ボイラ１６で熱回収された排気ガスは、排気ガス戻しライン３０を介して圧縮機２１に戻され、一部が排気ガス回収ライン３１を通して回収される。
【００３４】
このように構成された本実施形態の発電システム１では、燃焼器２２に排気循環ガスＥとガス燃料Ｆと酸素を供給して燃焼させることから、ガス燃料Ｆと酸素を十分に混合して効率的に燃焼させる必要がある。
【００３５】
図２に示すように、燃焼器２２は、軸線Ａを中心とする円筒状をなす内筒２と、内筒２の外周側に内筒２の軸線Ａと同軸状に設けられた外筒３と、内筒２の下流側Ｄａ２に接続されてさらに下流側Ｄａ２に延びる燃焼筒４と、内筒２内に配置されたパイロットノズル５及びメインノズル６と、燃焼筒４を貫通するように形成されたスクープ７と、燃焼筒４内に酸素を供給する複数の酸素供給部３２（図３参照）と、を備えている。
なお、以下の説明において、内筒２の軸線Ａが延びている方向を軸線方向Ｄａとする。また、軸線Ａに直交する方向を径方向とし、この径方向で軸線Ａから遠ざかる側を径方向外側と言い、この径方向で軸線Ａに近づく側を径方向内側という。また、軸線方向Ｄａであって、図２及び図３の左側を上流側Ｄａ１、図２及び図３の右側を下流側Ｄａ２という。
また、図２及び図３では、酸素を実線の矢印で示し、排気循環ガスＥを一点鎖線の矢印で示し、ガス燃料Ｆを二点鎖線の矢印で示す。
【００３６】
外筒３と内筒２との間には、内筒２の端部２ａで反転して下流側Ｄａ２に向かうように排気循環ガスＥを導入する排気循環ガス流路Ｒが形成されている。即ち、排気循環ガス流路Ｒには、排気循環ガス供給ライン２５を介して排気循環ガスＥが導入される。
外筒３と燃焼筒４との間から燃焼器２２内に流入した排気循環ガスＥは、図示しない外筒３の端壁で１８０°転回し、内筒２の内部（メインノズル６）に供給される。
【００３７】
燃焼筒４は、軸線Ａを中心とする筒形状をなし、下流側Ｄａ２に排気循環ガスＥを流す複数の開口部３３を有している。開口部３３から流される排気循環ガスＥは、フィルム流体として機能する。
【００３８】
スクープ７は、燃焼筒４の外周面を径方向外側から燃焼筒４の中心部に向けて貫通する管状部材である。スクープ７は、周方向に等間隔で４つ設けられている。スクープ７の数はこれに限ることはなく、例えば、８つでもよい。
【００３９】
パイロットノズル５は、燃焼筒４の上流側Ｄａ１に内筒２の軸線Ａに沿って設けられている。パイロットノズル５は、ガス精製装置１２から供給されるガス燃料Ｆを先端側から下流側Ｄａ２に噴射し、ガス燃料Ｆに着火することで火炎を生成する。即ち、ガス燃料供給ライン２６を介して燃焼器２２に導入されるガス燃料Ｆの一部は、パイロットノズル５に供給される。
メインノズル６は、内筒２の径方向内側であって、パイロットノズル５の径方向外側に設けられ、内筒２と同軸状をなすリング形状のノズルである。
【００４０】
酸素製造装置１３から酸素が導入される酸素供給ライン２７は、３つに分岐している。酸素供給ライン２７は、第一酸素供給部３２ａ（図３参照、第一ノズル３７）に酸素を供給する第一酸素供給ライン２７ａと、第二酸素供給部３２ｂ（図３参照、第二ノズル３８）に酸素を供給する第二酸素供給ライン２７ｂと、第三酸素供給部３２ｃ（図３参照、パイロットノズル５）に酸素を供給する第三酸素供給ライン２７ｃと、に分岐している。
第一酸素供給ライン２７ａと第二酸素供給ライン２７ｂと第三酸素供給ライン２７ｃとには、ラインを流れる酸素の流量を調整する調整弁４２が設けられている。
【００４１】
ガス精製装置１２から供給されるガス燃料Ｆは、パイロットノズル５と、メインノズル６に導入される。
排気循環ガス供給ライン２５から供給される排気循環ガスＥは、排気循環ガス流路Ｒとともにスクープ７に導入される。即ち、スクープ７は、内筒２の軸線Ａを中心とする径方向外側から燃焼筒４内の中心部に排気循環ガスＥを供給する第二不活性ガス供給部（第二排気循環ガス供給部）として機能する。本実施形態の燃焼器２２では、スクープ７から燃焼筒４の中心部に排気循環ガスＥが導入され、燃焼ガスの流れ方向の前後（上流側Ｄａ１及び下流側Ｄａ２）に流動する。
【００４２】
図３に示すように、本実施形態のメインノズル６は、パイロットノズル５の径方向外側に設けられた環状部材である第一リング８と、第一リング８の径方向外側に設けられた環状部材である第二リング９と、を有している。
メインノズル６は、パイロットノズル５と第一リング８との間に設けられ、排気循環ガスＥを噴射する排気循環ガス噴射ノズル部３４を有している。同様に、メインノズル６は、第二リング９と内筒２との間に設けられ、排気循環ガスＥを噴射する排気循環ガス噴射ノズル部３４を有している。即ち、排気循環ガス供給ライン２５から供給される排気循環ガスＥの一部は、排気循環ガス噴射ノズル部３４に導入される。
排気循環ガス噴射ノズル部３４には、スワラ３６（旋回羽根）が設けられている。スワラ３６は、排気循環ガス噴射ノズル部３４における流れに旋回力を付与する。
【００４３】
メインノズル６の排気循環ガス噴射ノズル部３４は、燃焼筒４の上流側Ｄａ１から燃焼筒４内の外周部側に不活性ガスである排気循環ガスＥを供給する第一不活性ガス供給部（第一排気循環ガス供給部）として機能する。
【００４４】
メインノズル６は、第一リング８と第二リング９との間に設けられ、ガス燃料Ｆを噴射する燃料噴射ノズル部３５を有している。燃料噴射ノズル部３５の先端部には、複数の燃料噴射孔３５ａが形成されている。即ち、ガス燃料供給ライン２６から供給されるガス燃料Ｆの一部は、燃料噴射ノズル部３５に導入される。燃料噴射ノズル部３５は、燃焼筒４内にガス燃料Ｆを供給するガス燃料供給部として機能する。
【００４５】
パイロットノズル５の先端部には、複数の燃料噴射孔５ａと、複数の酸素噴射孔５ｂが形成されている。図４に示すように、複数の燃料噴射孔５ａは、軸線Ａを中心とする周方向に間隔をあけて形成されている。複数の酸素噴射孔５ｂは、複数の燃料噴射孔５ａの径方向内側に、周方向に間隔をあけて形成されている。
【００４６】
本実施形態の酸素供給部３２は、外筒３と内筒２との間に形成されている排気循環ガス流路Ｒにおけるスワラ３６より上流側Ｄａ１から酸素を供給する第一酸素供給部３２ａと、スクープ７から酸素を供給する第二酸素供給部３２ｂと、第三酸素供給部３２ｃとして機能するパイロットノズル５と、を有している。
【００４７】
第一酸素供給部３２ａは、内筒２と外筒３との間（径方向の隙間）で、下流側Ｄａ２から上流側Ｄａ１に向かって延在する第一ノズル３７を有している。
第一ノズル３７は、第一酸素供給ライン２７ａと接続されている。第一ノズルの先端部には、複数の酸素噴射孔４０が形成されている。酸素噴射孔４０は、第一ノズル３７の先端部から主に第一ノズル３７の延在方向と直交する方向に酸素を噴射するように指向されている。
【００４８】
第二酸素供給部３２ｂは、スクープ７の内周側でスクープ７の中心軸に沿うように延在する第二ノズル３８を有している。第二ノズル３８の構成は第一ノズル３７と同様である。第二ノズル３８の酸素噴射孔４０から噴射された酸素は、スクープ７を介して導入される排気循環ガスＥとともに、燃焼筒４の中心部に導入される。
【００４９】
第三酸素供給部３２ｃは、パイロットノズル５である。即ち、第三酸素供給ライン２７ｃを介してパイロットノズル５に供給された酸素は、パイロットノズル５の先端部に形成されている酸素噴射孔５ｂから噴射される。即ち、第三酸素供給ライン２７ｃを介してパイロットノズル５に導入された酸素は、燃焼筒４の上流側Ｄａ１の径方向中心から下流側Ｄａ２に向かって供給される。
【００５０】
本実施形態の燃焼器２２では、第一酸素供給部３２ａ（第一ノズル３７）から供給される酸素の流量は、第二酸素供給部３２ｂ（第二ノズル３８）から供給される酸素の流量と第三酸素供給部３２ｃであるパイロットノズル５から供給される酸素の流量との和よりも多くなるように調整されている。
【００５１】
本実施形態の燃焼器２２では、メインノズル６の燃料噴射ノズル部３５（ガス燃料供給部）から噴射されるガス燃料Ｆは、スクープ７（第二不活性ガス供給部）から供給される排気循環ガスＥより径方向外側に供給される。
また、第一ノズル３７から噴射された酸素はメインノズル６に導入された後、排気循環ガス噴射ノズル部３４にて排気循環ガスＥと混合される。この混合気は、スクープ７を介して燃焼筒４の中心部に供給される排気循環ガスＥより径方向外側に供給される。
【００５２】
本実施形態の燃焼器２２によれば、燃焼筒４内にて中心部に供給される排気循環ガスＥ（不活性ガス）より外側にガス燃料Ｆと酸素が隣接して供給されることで、ガス燃料Ｆと酸素との混合が良好となる。これにより、燃焼による酸素の利用率を１００％に近づけることができ、排気循環ガスＥにおける酸素の残留を抑制し、燃焼効率の向上を図ることができる。
また、上記酸素に加えて、第二酸素供給部３２ｂが有する第二ノズル３８を介し、スクープ７から酸素を供給して、二段階で酸素を供給することにより、燃焼ガス温度、及び輻射強度の低減を図ることができる。さらに、ガス燃料Ｆ中に窒素成分が含まれている場合においても、ＮＯｘの生成を抑制することができる。
【００５３】
また、第二不活性ガス供給部として、スクープ７を介して排気循環ガスＥを燃焼筒４内に供給することによって、簡単な構成で第二不活性ガス供給部を構成することができ、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００５４】
また、燃焼筒４の上流側Ｄａ１の径方向中心から下流側Ｄａ２に向かって酸素を供給する第三酸素供給部３２ｃとして、パイロットノズル５を備えることによって、三段階で酸素を供給することにより、燃焼ガス温度、及び輻射強度の更なる低減を図ることができる。
【００５５】
また、第三酸素供給部３２ｃとして、パイロットノズル５の先端から酸素を供給することによって、ガスタービン１４の起動時における保炎性を向上させることができる。
【００５６】
また、第一酸素供給部３２ａ（第一ノズル３７）から供給される酸素の流量は、第二酸素供給部３２ｂ（第二ノズル３８）から供給される酸素の流量と第三酸素供給部３２ｃであるパイロットノズル５から供給される酸素の流量との和よりも多くなるように調整されている。これにより、第一酸素供給部３２ａ（第一ノズル３７）から供給される酸素は、より燃焼ガス温度及び輻射強度に対する影響が強いため、燃焼ガス温度及び輻射強度の調整を容易とすることができる。
【００５７】
また、不活性ガスである排気循環ガスＥが二酸化炭素を含有し、この排気循環ガスＥを循環させることで、二酸化炭素の排出量を抑制することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
なお、本実施形態のメインノズル６は、複数のリングから構成されているが、これに限ることはない。例えば、メインノズルは複数の軸状のノズルから構成されてよい。
【００５９】
また、本実施形態の燃焼器２２は、パイロットノズル５を有しているが、必ずしもパイロットノズルを設ける必要はない。
【符号の説明】
【００６０】
１  発電システム
２  内筒
３  外筒
４  燃焼筒
５  パイロットノズル
６  メインノズル
７  スクープ（第二不活性ガス供給部、第二排気循環ガス供給部）
８  第一リング
９  第二リング
１１  ガス化炉
１２  ガス精製装置
１３  酸素製造装置
１４  ガスタービン
１５  第一発電機
１６  排熱回収ボイラ
１７  蒸気タービン
１８  第二発電機
２１  圧縮機
２２  燃焼器
２３  タービン
２４  タービン軸
２５  排気循環ガス供給ライン
２６  ガス燃料供給ライン
２７  酸素供給ライン
２８  燃焼ガス供給ライン
２９  排気ガス排出ライン
３０  排気ガス戻しライン
３１  排気ガス回収ライン
３２  酸素供給部
３２ａ  第一酸素供給部
３２ｂ  第二酸素供給部
３２ｃ  第三酸素供給部
３３  開口部
３４  排気循環ガス噴射ノズル部（第一不活性ガス供給部、第一排気循環ガス供給部）
３５  燃料噴射ノズル部（ガス燃料供給部）
３６  スワラ
３７  第一ノズル
３８  第二ノズル
４０  酸素噴射孔
４２  調整弁
Ａ  軸線
Ｅ  排気循環ガス（不活性ガス）
Ｆ  ガス燃料
Ｄ  軸線
【図１】
2018159522.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018159522.tif 000006