(57)【要約】【課題】バーナに形成する火炎形状を制御し拡散燃焼器のＮＯｘ濃度を低減することのできるガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】燃料と空気を混合して燃焼させる円筒状の燃焼室９と、前記燃焼室９の上流側に位置し前記燃焼室内に前記燃料と前記空気を噴射し火炎を保持するためのバーナ３００を備えるガスタービン燃焼器３において、前記バーナ３００は、複数の燃料噴孔４０３と複数の空気噴孔４０１とを有し、前記複数の燃料噴孔４０３は前記複数の空気噴孔４０１よりも前記バーナ３００の半径方向の内側に配置され、前記ガスタービン燃焼器の軸心に対する内向角を有し、前記バーナ３００の半径中心方向に前記燃料を噴射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気を混合して燃焼させる円筒状の燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し前記燃焼室内に前記燃料と前記空気を噴射し火炎を保持するためのバーナを備えるガスタービン燃焼器において、
前記バーナは、複数の燃料噴孔と複数の空気噴孔とを有し、
前記複数の燃料噴孔は前記複数の空気噴孔よりも前記バーナの半径方向の内側に配置され、前記ガスタービン燃焼器の軸心に対する内向角を有し、前記バーナの半径中心方向に前記燃料を噴射する
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、
前記複数の燃料噴孔と前記複数の空気噴孔とはそれぞれ旋回角を有し、前記燃料および前記空気の旋回角度を同一方向とした
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記バーナは、前記複数の空気噴孔と前記複数の燃料噴孔とを設けた第１スワラと、前記第１スワラの外周側であって前記燃料の一部を噴射する複数の第２燃料噴孔を設けた第２スワラとを備え、
前記第１スワラの前記複数の空気噴孔の旋回方向と前記第２スワラの前記複数の第２燃料噴孔の旋回方向とを同方向とした
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項３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燃料系統と、前記第２のスワラに燃料を供給する第２燃料系統と、前記第１燃料系統に設けた第１流量調整弁と、前記第２燃料系統に設けた第２流量調整弁と、前記燃料の発熱量変化検出手段とを有し、
前記発熱量変化検出手段の検出する発熱量の変化に応じて、前記第１流量調整弁の開度と前記第２流量調整弁の開度とを調整して前記第１及び第２スワラに供給する燃料流量比率を制御する
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
請求項３または４に記載のガスタービン燃焼器において、
前記第１スワラの燃料噴孔の半径方向内側に、起動用の油ノズルあるいはＬＮＧなどのガスノズルを配置し、起動用燃料とメインガス燃料とをそれぞれ独立に供給可能とした
ことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【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り、さらに詳しくは、燃料と空気を別々の流路から燃焼室に噴射する拡散燃焼方式のガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電コストの低減、資源の有効利用、及び、地球温暖化防止の観点から、製鉄所で副生するコークス炉ガスや製油所で副生するオフガスなどの水素を含む水素含有燃料を有効利用することが検討されている。
【０００３】
例えば、ガスタービン発電プラントに水素含有燃料を利用すると、水素含有燃料は、燃焼時における二酸化炭素(Carbon Dioxide：CO2)の排出量が少ないため、地球温暖化防止策として有効である。また、豊富な資源である石炭をガス化して発電する石炭ガス化複合発電プラント（Integrated coal Gasification Combined Cycle：ＩＧＣＣ）においては、ガスタービンに供給する水素含有燃料中の炭素分を回収・貯留するシステム（Carbon Capture and Storage：ＣＣＳ）を設けて、CO2排出量を更に削減する方策も検討されている。
【０００４】
このような、ＩＧＣＣプラントでは、炭種やガス化炉負荷、ＣＣＳの運転条件等によって燃料組成が変化するため、燃料組成の変化に対応可能な燃焼器が必要となる。燃料組成の変化には、燃料と空気とを別々の流路から燃焼室内に噴射・混合して燃焼させる拡散燃焼方式が有効である。
【０００５】
拡散燃焼を司るパイロット噴射弁の燃焼効率や着火性・保炎性を向上させることのできる燃料噴射装置であって、燃焼器の軸中心方向に燃料を噴射するバーナ構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２５１７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
水素含有燃料において、例えば水素含有率が高くなると、燃料の燃えやすさを表す燃焼速度が速くなるため、燃料と空気を予め混合して燃焼する予混合燃焼方式では燃焼速度の増加に伴い火炎が予混合器内に逆流（逆火）するリスクが高くなり、信頼性が低下する。一方、水素含有率が低くなり燃焼速度が低下した場合には、予混合気の流速が速すぎるために火炎が不安定となりやすい。したがって、運転中に燃料組成が変化するようなガスタービン発電プラントでは、予混合燃焼方式による対応は極めて難しくなる。
【０００８】
これに対し、拡散燃焼器は燃料と空気を別々の流路から燃焼室内に噴射するため、燃料と空気を噴射するためのバーナ内に予混合気は形成されず、燃料組成が変化しても逆火することがない。また、予混合燃焼に比べて拡散燃焼は安定燃焼範囲が広いため、プラントで供給される燃料の組成が変化しても安定燃焼が可能となる。
【０００９】
しかし、拡散燃焼器ではバーナから噴射した燃料と空気が燃焼室内で混合する際、燃料と空気の混合過程で理論混合比となる領域が形成され、それに伴い高温領域が発生するためにＮＯｘ濃度が高くなる。特に、バーナでは、燃料と空気に旋回を与え旋回流によってバーナの径方向中心部近傍に負圧を生じさせ、高温の燃焼ガスの循環（循環ガス領域）によって火炎を保持するのが一般的であるが、バーナに火炎が接近し高温の燃焼ガス領域がバーナ近傍に発生すると、循環ガス領域を経て高温の燃焼ガス領域が燃焼室下流まで形成され、ＮＯｘ濃度が高くなる。特に、水素含有燃料の燃焼では、その影響は顕著である。
【００１０】
ＮＯｘ濃度を低減するために、水または蒸気、さらにはＩＧＣＣではガス化炉の酸化剤に必要な酸素を製造する際に発生する窒素等を燃焼器に噴射して上述した高温領域を削減することが一般に行われている。このようなＮＯｘ低減に必要な媒体を燃焼器に噴射するためには、媒体を燃焼器圧力以上に昇圧する必要があり、昇圧に要する動力の消費によりプラント効率が低下するという課題があった。
【００１１】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたものであって、その目的は、バーナに形成する火炎形状を制御し拡散燃焼器のＮＯｘ濃度を低減することのできるガスタービン燃焼器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、燃料と空気を混合して燃焼させる円筒状の燃焼室と、前記燃焼室の上流側に位置し前記燃焼室内に前記燃料と前記空気を噴射し火炎を保持するためのバーナを備えるガスタービン燃焼器において、前記バーナは、複数の燃料噴孔と複数の空気噴孔とを有し、前記複数の燃料噴孔は前記複数の空気噴孔よりも前記バーナの半径方向の内側に配置され、前記ガスタービン燃焼器の軸心に対する内向角を有し、前記バーナの半径中心方向に前記燃料を噴射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、拡散バーナにおいて、空気旋回器よりも内周側の燃料噴孔から燃料を噴射するとともに、燃料噴孔に内向角を設け燃焼室の軸中心方向に噴射可能としたために、細身の拡散火炎が形成できる。また、燃料を燃焼室の軸中心方向に噴射することで、バーナからやや離れた下流位置に拡散火炎を形成できるので、火炎にバーナ周囲の空気を積極的に巻き込むことが可能となり、拡散火炎による低ＮＯｘ燃焼が可能となる。この結果、水、蒸気あるいは窒素等の噴射媒体の流量を低下できるので、プラント効率向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の要部の側断面図をガスタービンプラント全体の模式図と併せて表した概略構成図である。
【図２】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成するバーナを燃焼室側から見た正面図である。
【図３】図２に示すバーナをＡ−Ａ矢視から見た断面図である。
【図４】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成するバーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。
【図５】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成するバーナを燃焼室側から見た正面図である。
【図６】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成するバーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。
【図７】従来のガスタービン燃焼器を構成する燃料噴射内向角を持たない従来バーナを燃焼室側から見た正面図である。
【図８】従来のガスタービン燃焼器を構成する燃料噴射内向角を持たない従来バーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の要部の側断面図をガスタービンプラント全体の模式図と併せて表した概略構成図である。本実施の形態においては、ガスタービンの起動用に軽油などの液体燃料を用い、メイン燃料としてＨ２、ＣＯの混合ガス（ＩＧＣＣなどの石炭ガス化ガス、あるいはコークス炉ガス）を用いた。
【００１７】
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等で構成されている。ガスタービン５では、圧縮機２が大気より吸込んだ空気１０１を圧縮し、燃焼空気１０２を燃焼器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とガスタービンの起動用燃料（ここでは軽油）１５で着火し、燃焼ガス１４０を発生させタービン４に供給する。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。
【００１８】
燃焼器３は、略円筒構造に形成された圧力容器である外筒１０と、外筒１０の端部に設けたエンドカバー１４と、外筒１０内で燃焼室９を形成する燃焼室ライナ１２と、外筒１０の内側であって燃焼室ライナ１２の外周側に配置され、その内周面と燃焼室ライナ１２の外周面とで環状の空間を形成するフロースリーブ１１とを備えている。また、燃焼室９の上流のエンドカバー１４の内部側には燃焼室９に燃料と空気を噴出し火炎を保持するためのバーナ３００が配置されている。
【００１９】
燃焼器３に供給された燃焼空気１０２は、フロースリーブ１１と燃焼室ライナ１２との空間内を流れ、燃焼室９を冷却しながら燃焼室ライナ１２の側壁に設けた空気孔１３により燃焼室９内に供給される。また、フロースリーブ１１と燃焼室ライナ１２との空間内を流れた燃焼空気１０２は、燃焼室９の上流側端部のルーバー２００に設けた冷却空気孔２００ａから冷却空気１０２ｂとして燃焼室９内に供給される。  
また、バーナ３００に供給された燃焼空気１０２は後述する空気旋回器に設けた空気導入孔４０１ａを介して空気噴孔４０１から空気１０２ａとして燃焼室９内に供給される。
【００２０】
バーナ３００は、径方向の中心部に起動用の油ノズル５０１を備え、その外周にガス噴孔４０３を、さらにその外周に空気噴孔４０１（空気旋回器４００）を備えている。一般に、水素を含むガス燃料を用いる場合、軽油などの起動用燃料１５の系統と起動用燃料１５を微粒化するための噴霧空気２５の系統とを燃料ノズルボディ１２５に設けガスタービン着火時の信頼性を向上させている。燃料ノズルボディ１２５には、燃料遮断弁７１と燃料流量調整弁６１とが設けられたガス燃料２０３の系統が設けられていて、ガス噴孔４０３と接続されている。起動用燃料系統１５からの軽油燃料による部分負荷までの運転後は、軽油燃料の流量を低下させると同時にガス燃料２０３の流量を増加させ、最終的には、ガス専焼の運転モードに切替えている。
【００２１】
次に、バーナ構造について図２乃至図４を用いて説明する。図２は本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成するバーナを燃焼室側から見た正面図、図３は図２に示すバーナをＡ−Ａ矢視から見た断面図、図４は本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を構成するバーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。図２乃至図４において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２２】
図２に示すように、本実施の形態のバーナ３００は、起動用の油ノズル５０１を燃焼室９の軸心部に配置し、その外周に８個のガス噴孔４０３を配置している。ガス噴孔４０３の外周には空気旋回器４００が配置されていて、空気旋回器４００には８個の空気噴孔４０１が設けられている。空気噴孔４０１には、図３に示すように、旋回角αが設けられている。このことにより、空気噴孔４０１から噴出する空気１０２ａには旋回が与えられるので、バーナ３００の半径方向中心部に負圧を生じさせ、燃焼ガスが循環する領域（循環ガス領域）を形成する。
【００２３】
図２に戻り、ガス噴孔４０３は旋回角βと内向角θとを備えている。この結果、ガス燃料２０３は旋回しつつバーナ３００の半径中心方向に噴射される。ここで、旋回角βは、ガス噴孔４０３のガス入口側の中心と燃焼室９の軸心部とを結ぶ線に対して、ガス噴孔４０３のガス入口側の中心とガス出口側の中心とを結ぶ線がなす角度である。また、内向角θは、燃焼室９の軸方向に対して、ガス噴孔４０３のガス入口側の中心とガス出口側の中心とを結ぶ線がなす角度である。旋回角βはガス燃料の旋回する旋回角度と、空気噴孔４０１の旋回角αにより生じる空気の旋回角度とが、同一方向となるように設定されている。
【００２４】
図４において、上述したように、バーナ３００に供給された空気１０２ａは、空気旋回器４００の空気孔導入孔４０１ａを介して空気噴孔４０１から燃焼室９に噴出される。この空気１０２ａには旋回成分が与えられている。これによりバーナ３００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、バーナ３００に供給するガス燃料２０３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ると共に保炎に至る。
【００２５】
なお、本実施の形態においては、ガス噴孔４０３に内向角θを設けたことを特徴としている。内向角θを設けることでガス燃料２０３はバーナ３００の径方向中心部に噴射され、各燃料の噴流が合流し燃料濃度が高くなる位置を基点に火炎２５０が保持される。バーナの半径中心方向に燃料を噴射するために、火炎２５０がバーナ３００の外側に広がるのを抑制でき、細身の拡散火炎が形成できる。燃料を中心方向に噴射することで保炎の基点となる位置Ｐは、バーナ表面から距離Ｌの下流方向に位置する。
【００２６】
燃焼室９において、軸方向下流からバーナ３００を見た場合、バーナ３００の外周部には、バーナ３００から噴射した空気および燃料の噴流によって、ルーバー２００の冷却空気１０２ｂを含んだ燃焼ガス３５が循環している。この燃焼ガス３５の温度は、火炎２５０の温度よりも低い。バーナ３００からやや下流側に細身の拡散火炎を形成することで、バーナ外周に循環する燃焼ガス３５を火炎２５０に巻き込むことが可能となる。この結果、火炎温度を低下させることができるので、ＮＯｘ濃度を低下できる。
【００２７】
次に、本実施の形態と比較するために、燃料噴射内向角を持たない従来バーナについて図７及び図８を用いて説明する。図７は従来のガスタービン燃焼器を構成する燃料噴射内向角を持たない従来バーナを燃焼室側から見た正面図、図８は従来のガスタービン燃焼器を構成する燃料噴射内向角を持たない従来バーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。図７及び図８において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００２８】
図７に示す従来バーナ３００Ｃは、ガス噴孔４０３Ｃが旋回角βを備えているが内向角θを備えていない点のみが図２に示す本実施の形態のバーナ３００と異なり、それ以外は同じ構成である。ガス燃料２０３は旋回しつつバーナの半径方向外側に広がり空気旋回器４００から供給される空気１０２ａと混合して燃焼する。
【００２９】
図８に示すように、燃焼室内において、噴射したガス燃料２０３と空気１０２ａとの混合により火炎２５０が形成される。形成された火炎２５０より発生した燃焼ガスの一部は循環ガス領域３０に取り込まれ、バーナ３００Ｃの表面に沿ってガス燃料２０３および空気１０２ａに連続的に熱を与える。循環ガス領域３０に取り込まれた燃焼ガスがバーナ３００Ｃの表面近傍に沿って流れるため、バーナ３００Ｃ表面近傍の温度は高くなり、火炎２５０はバーナ３００Ｃに接近して形成される。
【００３０】
バーナ３００Ｃ表面に接近して火炎２５０が形成されている部分は、バーナ３００Ｃの外周側に循環する低温の燃焼ガス３５の巻き込みが緩慢となる。この結果、火炎温度は低下せず、低ＮＯｘ燃焼は困難となる。
【００３１】
本実施の形態においては、ガス噴孔４０３Ｃに内向角を設けることで、細身の拡散火炎が形成できる。また、バーナから噴射する噴流の影響によって発生するバーナ外周の低温の循環ガスがこの火炎に巻き込まれる。これらの相乗効果により、火炎温度を低下させることができるので、ＮＯｘ濃度を低下できる。
【００３２】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の実施の形態の運転方法について図１を用いて説明する。  
ガスタービン５の始動は、起動用モータ８等の外部動力により駆動される。起動用モータ８により、ガスタービン５の回転数を燃焼器３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。
【００３３】
バーナ３００に起動用燃料１５としての軽油と、軽油を微粒化するための噴霧空気２５とを供給することにより、燃焼器３内での着火が可能となる。燃焼器３の着火後、燃焼ガス１４０が生成されタービン４に供給される。起動用燃料１５である軽油の流量増加とともにタービン４が昇速し、規定回転数に到達すると、起動用モータ８が離脱し、ガスタービン５は自立運転に入り、無負荷定格回転数に到達する。
【００３４】
ガスタービン５は無負荷定格回転数に到達後、発電機６を電力系統に並列させ、軽油の流量増加により、タービン４の入口燃焼ガス温度と発電機出力（負荷）を上昇させる。部分負荷条件では、軽油からＨ２、ＣＯの混合ガスへの燃料切替えが可能となり、一般にはガスタービン負荷一定条件において軽油流量を低下させると同時にガス燃料２０３の流量を増加させ、ガス専焼運転に運転モードを切替える。
【００３５】
ガス専焼運転に運転モードを切替えた後は、ガス燃料２０３の流量を増加させることにより、定格負荷まで増負荷運転が可能である。また、ガス専焼に切り替えた後は、バーナ３００に細身の拡散火炎が形成され、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
【００３６】
なお、本実施の形態においては、起動用燃料に軽油を用いた例で説明したが、起動用燃料としてＬＮＧなどの高カロリー燃料を用いることでも同様の効果が得られる。また、Ｈ２、ＣＯの混合ガスによる着火が容易な場合には、軽油やＬＮＧなどの起動用の油ノズル５０１を用いずにバーナを構成することもできる。
【００３７】
上述した本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態によれば、拡散バーナ３００において、空気旋回器４００よりも内周側のガス噴孔４０１からガス燃料２０３を噴射するとともに、ガス噴孔４０１に内向角を設け燃焼室９の軸中心方向に噴射可能としたために、細身の拡散火炎２５０が形成できる。また、燃料を燃焼室９の軸中心方向に噴射することで、バーナ３００からやや離れた下流位置に拡散火炎２５０を形成できるので、火炎にバーナ周囲の空気を積極的に巻き込むことが可能となり、拡散火炎２５０による低ＮＯｘ燃焼が可能となる。この結果、水、蒸気あるいは窒素等の噴射媒体の流量を低下できるので、プラント効率向上に寄与することができる。
【実施例２】
【００３８】
以下、本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成するバーナを燃焼室側から見た正面図、図６は本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を構成するバーナの要部の側断面図を燃焼室内の燃焼ガスの流れを示す状況図と併せて表した概略構成図である。図５及び図６において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
図５及び図６に示す本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態は、大略第１の実施の形態と同様の機器で構成されるが、以下の構成が異なる。本実施の形態においては、第１の実施の形態の空気旋回器４００の外周に燃料２０３の一部を噴射可能なスワラを設けている。本実施の形態においては、バーナ３００の空気旋回器４００を有するスワラを内周スワラ２０１といい、その外周に設けたスワラを外周スワラ２０２という。外周スワラ２０２には、８個の第２ガス噴孔４０４が設けられている。このように、本実施の形態においては、内周スワラ２０１のガス噴孔４０３から噴射する第１の燃料と、外周スワラ２０２の第２ガス噴孔４０４から噴射する第２の燃料とを分けて燃焼室９内に噴射することができる。
【００４０】
本発明のガスタービン燃焼器は、燃料を燃焼室９の軸中心方向に噴射することを特徴としていて、バーナ３００からやや離れた下流位置に保炎点が形成され、周囲空気との混合が促進されるため、燃焼速度の速い反応性の良い燃料に対しての低ＮＯｘ燃焼の実現に効果的である。しかし、ＩＧＣＣプラントのようにガス化炉負荷や炭種によってガスタービンに供給される燃料の組成が変化する場合には、この組成変化に対応できるガスタービン燃焼器が要求される。
【００４１】
特に、ガス化炉負荷が定格負荷よりも低くなる場合、定格負荷に比べてガスに含まれる可燃成分が減少し不活性成分が増加するため発熱量が低下し、燃焼性が低下する。内周スワラ２０１のみから全量の燃料を供給する場合には、燃料流量の増加に伴い燃料噴出流速が増加する。しかも発熱量の低下に伴い燃料の反応性も低下するため、保炎性が低下する。
【００４２】
本実施の形態のガスタービン燃焼器においては、ガスタービンの運転中に発熱量が低下しても、内周スワラ２０１のガス噴孔４０３から第１の燃料を噴射すると共に、外周スワラ２０２から噴射する第２の燃料の流量を増加させるので、内周スワラ２０１より噴射する第１の燃料の噴出流速を低下させることができる。この結果、発熱量が低下した場合でも安定燃焼が可能となる。
【００４３】
図６に示すように、バーナ３００は、内周スワラ２０１の外側に外周スワラ２０２を設けている。内周スワラ２０１のガス噴孔４０３には、燃料遮断弁７１と燃料流量調整弁６１とが設けられたガス燃料２０３の第１系統５１が接続されている。外周スワラ２０２の第２ガス噴孔４０４には、燃料遮断弁７２と燃料流量調整弁６２とが設けられたガス燃料２０３の第２系統５２が接続されている。第１系統５１の燃料流量調整弁６１と第２系統５２の燃料流量調整弁６２を調整することで、各スワラのガス噴孔に供給する燃料流量を制御できる。また、図示していないが、燃料の発熱量の低下を検知する発熱量検知手段を設けている。
【００４４】
例えば、ガス化炉負荷の低下に伴い燃料の発熱量が低下した場合、ガスタービン５の出力を維持するためには、燃料流量を増加させる必要が生じる。このとき、内周スワラ２０１から増加した燃料流量の全量を噴射すると燃料の噴出流速が増加し、不安定燃焼になりやすい。
【００４５】
本実施の形態においては、このような燃料の発熱量の低下を検知したときに、外周スワラ２０２から燃料の一部を噴射するので、内周スワラ２０１の燃料流速を最適化できる。また、このとき外周火炎２５１の形成による内外周火炎の熱の授受が生じるので、安定燃焼が可能となる。
【００４６】
このように、ガスタービン５の運転中に燃料の発熱量が変化する場合には、内外周スワラに供給する燃料流量の比率を調整することで安定燃焼を維持しつつ、低ＮＯｘ燃焼が可能になる。
【００４７】
上述した本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
また、上述した本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態によれば、ガスタービン５の運転中に燃料の発熱量が変化する場合であっても、安定燃焼を維持しつつ、低ＮＯｘ燃焼が可能になる。
【００４９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【符号の説明】
【００５０】
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
９          燃焼室
１０        外筒
１１        フロースリーブ
１２        燃焼室ライナ
１４        エンドカバー
１５        起動用燃料
２５        噴霧空気
３０        循環ガス領域
３５        燃焼ガス
６１        燃料流量調整弁
７１        燃料遮断弁
１０１      空気
１０２      燃焼空気
１０２ａ    空気
１０２ｂ    冷却空気
１４０      燃焼ガス
２００      ルーバー
２００ａ    冷却空気孔
２０１      内周スワラ
２０２      外周スワラ
２０３      ガス燃料
２５０      火炎
３００      バーナ
４００      空気旋回器
４０１      空気噴孔
４０１ａ    空気導入孔
４０３      ガス噴孔
４０４      第２ガス噴孔
５０１      油ノズル
【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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