(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の流量を調整可能な複数の燃料弁と、
前記燃料弁から流れ込む前記燃料と空気とを混合して予混合気にする予混合室を有する複数の予混合燃焼バーナと、
前記予混合燃焼バーナから取り込む前記予混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室を有する中空胴と、
前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する前記予混合室毎の前記燃料の分配量基準値および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め記憶するとともに、ガスタービンの状態量から前記燃焼ガスの燃焼温度を算出しかつ前記予混合室に流れ込む空気の状態量を測定してこの算出結果と測定結果とから前記分配量基準値を前記分配量補正値で補正して前記燃料弁毎の前記燃料の分配量を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め記憶するとともに、前記予混合室のいずれかで前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して燃料の分配を停止する前記予混合室を置換する前記空気の流量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２】
前記燃料弁から流れ込む燃料を前記燃焼室内で拡散燃焼させる拡散燃焼バーナを備え、
前記制御部は、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記拡散燃焼バーナに流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め記憶するとともに、前記拡散燃焼バーナの前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して前記拡散燃焼バーナを置換する前記空気の流量を制御することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】
前記状態量は、前記予混合室または前記拡散燃焼バーナに流れ込む空気の圧力、温度、密度および前記圧力を前記温度で除した値のいずれかであることを特徴とする請求項１または２に記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のガスタービン燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項５】
燃料の流量を調整可能な複数の燃料弁と、前記燃料弁に接続して前記燃料と空気とを混合して混合気にする予混合室を有する複数の予混合器と、前記予混合器に接続して前記混合気を燃焼ガスにする燃焼室を有する中空胴と、を備えるガスタービン燃焼器の制御方法であって、
前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する前記予混合室毎の前記燃料の分配量基準値および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め定め、
ガスタービンの状態量から前記燃焼ガスの燃焼温度を算出し、
前記予混合室に流れ込む空気の状態量を測定し、
前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記分配量基準値を前記分配量補正値で補正して前記予混合室毎の前記燃料の分配量を制御し、
前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め定め、
前記予混合室のいずれかで前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して燃料の分配を停止する前記予混合室を置換する前記空気の流量を制御することを特徴とするガスタービン燃焼器の制御方法。
【請求項６】
前記ガスタービン燃焼器は、前記燃料弁に接続して前記燃焼室内で燃焼を拡散燃焼させる拡散燃焼バーナを備え、
前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記拡散燃焼バーナに流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め定め、
前記拡散燃焼バーナの前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して前記拡散燃焼バーナを置換する前記空気の流量を制御することを特徴とする請求項５に記載のガスタービン燃焼器の制御方法。
【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、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン発電プラントは、燃焼器へ燃料および圧縮空気を供給し、燃料を燃やして燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスでタービンを回転駆動し、このタービンの駆動力を発電機へ導いて電力を発生する。
【０００３】
ところで、タービンを回転駆動する燃焼ガスは、燃焼温度が高くなるほど窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度が増す。そこで、予混合気を燃やして燃焼ガスを生成することによって局所的な燃焼温度の上昇を抑制する予混合燃焼法を採用し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制するガスタービン燃焼器が知られている。
【０００４】
しかし、希薄予混合気の燃焼は不安定であるため、複数の燃料ノズルに対して独立した燃料系統から燃料を分割供給することによって、燃焼器内の発熱・温度分布を制御し火炎を安定させる。火炎の安定する燃料配分条件は、各燃焼温度によって異なるため、ガスタービン状態量から燃焼温度を算出し、燃料配分のスケジュール制御を行なっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０１８０８号公報
【特許文献２】特開平１１−８２０６７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５６３０８号公報
【特許文献４】特開２００３−３２８７７９号公報
【特許文献５】特開２００４−２１１６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
低ＮＯｘ燃焼器の実現においては、複数の燃料系統により燃焼器内温度分布を適切に制御し希薄混合燃焼を安定させるものであるが、燃焼に混合する空気は、取り込む外気の状態（温度や湿度、これらの季節変動）、圧縮機の効率低下によって温度、圧力および密度が変化する。この空気の状態量の変化は、燃焼温度が同じ条件であってもガスタービン燃焼器内の単位体積当たりの燃料の燃焼量（すなわち燃焼負荷率）を変化（増減）させ、火炎形状を変化させて燃焼を不安定にすることがある。火炎の不安定状態は燃焼器内の圧力変動を増大し、燃焼器損傷の原因または失火の原因となり得るので、火炎を安定させるために上記の燃料配分制御に補正を加える必要がある。
【０００７】
ところで、燃焼温度の計算方法は例えば、圧縮機が吸込む空気流量から算定するタービン効率、圧縮機の吐出圧力または圧力比およびタービンの排ガス温度から算定する方法や、ガスタービン燃焼器内の燃空比と燃焼ガスの組成から算出する方法がある。いずれの方法においてもガスタービン燃焼器内の燃焼負荷を表すことはできず、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応できない。
【０００８】
すなわち、燃焼温度を算出して希薄予混合気の燃焼の安定化を図る従来のガスタービン燃焼器は、ガスタービン燃焼器内の燃焼負荷を表すことはできず、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応できない。
【０００９】
そこで、本発明は、ガスタービン燃焼器内の燃焼負荷率の変化に対応し燃焼の安定化を図り、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制可能なガスタービン燃焼器、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係るガスタービン燃焼器は、燃料の流量を調整可能な複数の燃料弁と、前記燃料弁から流れ込む前記燃料と空気とを混合して予混合気にする予混合室を有する複数の予混合燃焼バーナと、前記予混合燃焼バーナから取り込む前記予混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室を有する中空胴と、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する前記予混合室毎の前記燃料の分配量基準値および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め記憶するとともに、ガスタービンの状態量から前記燃焼ガスの燃焼温度を算出しかつ前記予混合室に流れ込む空気の状態量を測定してこの算出結果と測定結果とから前記分配量基準値を前記分配量補正値で補正して前記燃料弁毎の前記燃料の分配量を制御する制御部と、を備え、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め定め、前記予混合室のいずれかで前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して燃料の分配を停止する前記予混合室を置換する前記空気の流量を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の実施形態に係るガスタービンは、前記ガスタービン燃焼器を備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の実施形態に係るガスタービン燃焼器の制御方法は、燃料の流量を調整可能な複数の燃料弁と、前記燃料弁に接続して前記燃料と空気とを混合して混合気にする予混合室を有する複数の予混合器と、前記予混合器に接続して前記混合気を燃焼ガスにする燃焼室を有する中空胴と、を備えるガスタービン燃焼器の制御方法であって、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する前記予混合室毎の前記燃料の分配量基準値および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め定め、ガスタービンの状態量から前記燃焼ガスの燃焼温度を算出し、前記予混合室に流れ込む空気の状態量を測定し、前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記分配量基準値を前記分配量補正値で補正して前記予混合室毎の前記燃料の分配量を制御し、前記燃焼ガスの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および前記予混合室に流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め定め、前記予混合室のいずれかで前記燃料の分配を停止する場合、前記燃焼温度の算出結果と前記状態量の測定結果とから前記置換空気流量を前記置換空気流量補正値で補正して燃料の分配を停止する前記予混合室を置換する前記空気の流量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ガスタービン燃焼器内の燃焼負荷率の変化に対応し燃焼の安定化を図り、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制可能なガスタービン燃焼器、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法を提案できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの一例を示す概略的なシステム構成図。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す概略的なシステム構成図。
【図３】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の他の例を示す概略的なシステム構成図。
【図４】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの制御ブロック図。
【図５】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の分配関数の一例を示す図。
【図６】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の補正関数の一例を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の補正関数の一例を示す図。
【図８】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の補正関数の一例を示す図。
【図９】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す概略的なシステム構成図。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の他の例を示す概略的なシステム構成図。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの制御ブロック図。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の分配関数の一例を示す図。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気供給関数の一例を示す図。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気流量補正関数の一例を示す図。
【図１５】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気流量補正関数の一例を示す図。
【図１６】本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気流量補正関数の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るガスタービン燃焼器、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
［第１の実施形態］
本発明に係るガスタービン燃焼器、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法の第１実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの一例を示す概略的なシステム構成図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係るガスタービン発電プラント１は、大気中から入口案内翼２を介して空気を取り込み高温高圧の燃焼用空気に圧縮する圧縮機３と、空気流路５を介して燃焼用空気を取り込んで燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器６と、ガスタービン燃焼器６から燃焼ガスを導入して燃焼ガスの断熱膨張によって回転駆動するガスタービン７と、ガスタービン７によって駆動し出力を得る発電機８と、を備える。圧縮機３およびガスタービン７は、タービン軸９を介して回転一体化されている。
【００１９】
また、ガスタービン発電プラント１は、ガスタービン燃焼器６へ供給する燃料の流量を調整可能な複数の燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（燃料弁）を備える。ガスタービン発電プラント１は、圧縮機３を駆動して圧縮空気をガスタービン燃焼器６へ送り込み、他方、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃを適宜に開いて燃料をガスタービン燃焼器６へ送り込み、ガスタービン燃焼器６内で高温・高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスでガスタービン７を回転駆動して発電機８から出力を得る。
【００２０】
さらに、ガスタービン発電プラント１は、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎の燃料の分配量を制御する燃料制御装置１２（制御部）を備える。
【００２１】
燃料制御装置１２は、記憶部を有するコンピュータ等の演算装置である。燃料制御装置１２は、軸端歯車１３に近接する速度検出器１５から得るガスタービン速度Ｎ、圧縮機３の入口部にある入口空気圧力検出器２１から得る圧縮機入口空気圧力ＰＸ１、圧縮機３の入口部にある入口空気湿度検出器２４から得る圧縮機入口空気絶対湿度ＨＸ１、圧縮機３の出口にある圧縮機吐出空気圧力検出器２２から得る圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機３の出口にある圧縮機吐出空気温度検出器２３から得る圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、タービン出口にある排ガス温度検出器２５から得る排ガス温度ＴＸ２、発電機出力検出器２６から得る発電機出力ＭＷおよび入口案内翼２の開度ＩＧＶ等をガスタービン運転状態諸量として収集する。
【００２２】
また、燃料制御装置１２は、ガスタービン運転状態諸量に基づいて所定の演算を行ない、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃのそれぞれへ燃料分配制御信号ＦＲＥＦ１、ＦＲＥＦ２、ＦＲＥＦ３を出力し、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの弁開度を制御して各弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの燃料の分配量を制御する。
【００２３】
図２は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す概略的なシステム構成図である。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６は、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃから燃料ノズル２９ａ、２９ｂ、２９ｃを介して流れ込む燃料と空気Ａとを混合して予混合気にする予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有する複数の予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃから取り込む予混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室３３を有する中空胴３５と、燃焼室３３に接続して燃焼ガスをガスタービン７へ送り込むトランジションピース３６と、を備える。
【００２５】
予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、いずれも円筒状の中空胴３５の一方の端部にある。予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、圧縮機３から取り込む高圧空気とともに燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃから流れ込む燃焼を予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃ内で混同して燃料希薄状態の予混合気を生成し、燃焼室３３へ送り込む。予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃのいずれか（例えば、予混合燃焼バーナ３２ａ）は他のバーナ（例えば、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ）よりもやや高めの燃空比の予混合気を生成し、他のバーナ（予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ）の保炎ｆ（火種）として機能する一方、起動の安定化を図るために拡散燃焼用ノズル（図示省略）を備える。
【００２６】
ガスタービン燃焼器６は、保炎ｆ（火種）用のバーナ（予混合燃焼バーナ３２ａ）によって燃焼室３３内の燃焼を比較的低温で安定し、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の低い燃焼ガスＧを生成する。
【００２７】
図３は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の他の例を示す概略的なシステム構成図である。
【００２８】
図３に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６Ａは、燃料制御弁１１ａから燃料ノズル２９ａを介して流れ込む燃料を燃焼室３３内で拡散燃焼Ｄさせる拡散燃焼バーナ３８と、燃料制御弁１１ｂ、１１ｃから燃料ノズル２９ｂ、２９ｃを介して流れ込む燃料と空気Ａとを混合して予混合気にする予混合室３１ｂ、３１ｃを有する複数の予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃと、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃから取り込む予混合気を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼室３３を有する中空胴３５と、燃焼室３３に接続して燃焼ガスをガスタービン７へ送り込むトランジションピース３６と、を備える。
【００２９】
拡散燃焼バーナ３８は、円筒状の中空胴３５の一方の端部にある。拡散燃焼バーナ３８は予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃよりも高めの燃空比で燃料と圧縮空気とを燃焼室３３内へ送り込み、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃの保炎（火種）ｆとして機能する。
【００３０】
予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃは、円筒状の中空胴３５の側面かつ中空胴３５の一方の端部近傍にある。予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃは、圧縮機３から取り込む高圧空気とともに燃料制御弁１１ｂ、１１ｃから流れ込む燃焼を予混合室３１ｂ、３１ｃ内で混同して燃料希薄状態の予混合気を生成し、中空胴３５の側面から燃焼室３３の中心線方向へ向けて予混合気を送り込む。
【００３１】
ガスタービン燃焼器６Ａは、拡散燃焼バーナ３８をガスタービン７の起動に使用し、ガスタービン７の運転負荷が予め定める負荷に達すると拡散燃焼バーナ３８に対する燃料の流量を絞り、代って予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃを使用して燃焼室３３内の燃焼を比較的低温で安定し、窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度の低い燃焼ガスＧを生成する。
【００３２】
次に、ガスタービン燃焼器６の燃料の分配量を制御する燃料制御装置１２について説明する。
【００３３】
図４は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの制御ブロック図である。
【００３４】
図４に示すように、本実施形態に係る燃料制御装置１２は、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値に対応する予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃ毎の燃料の分配量基準値および予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め記憶するとともに、ガスタービン運転状態諸量（ガスタービン７の状態量）から燃焼ガスＧの燃焼温度を算出しかつ予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量を測定してこの算出結果と測定結果とから分配量基準値を分配量補正値で補正して予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ毎の燃料の分配量を制御する。燃料制御装置１２は、総燃料流量算出部４１と、燃焼器温度算出部４２と、記憶部４３と、分配制御部４５と、を備える。
【００３５】
総燃料流量算出部４１は、ガスタービン運転状態諸量（具体的には、ガスタービン速度Ｎ、圧縮機入口空気圧力ＰＸ１、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、排ガス温度ＴＸ２および発電機出力ＭＷ）を取得し、このガスタービン運転状態諸量および所定の演算式に基づいて燃料の総流量を算出して総燃料流量制御信号ＦＲＥＦを出力する。
【００３６】
燃焼器温度算出部４２は、ガスタービン運転状態諸量（具体的には、圧縮機入口空気圧力ＰＸ１、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、排ガス温度ＴＸ２、入口案内翼２の開度ＩＧＶ）を取得し、このガスタービン運転状態諸量および所定の演算式に基づいて燃焼室３３内の燃焼ガスＧの燃焼温度を算出して燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦを出力する。
【００３７】
記憶部４３は、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）に対応する予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ毎の燃料の分配量基準値（割合）を予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ毎に分配関数として予め記憶する。
【００３８】
また、記憶部４３は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に対応する分配量補正値（割合）を補正関数として予め記憶する。
【００３９】
分配制御部４５は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび分配関数に基づいて総燃料流量制御信号ＦＲＥＦを分配し、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの補正前の分配量である分配基準値ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３を求める。また、分配制御部４５は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ、空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）および補正関数に基づいて燃料制御弁１１ｂ、１１ｃの分配量補正値ＦＣ２、ＦＣ３を求める。そして分配制御部４５は、分配基準値ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３を分配量補正値ＦＣ２、ＦＣ３で補正して燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎の流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を求め、流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対応する分配燃料制御信号ＦＲＥＦ１、ＦＲＥＦ２、ＦＲＥＦ３を生成し、これを燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ出力し、燃料の総流量と予混合燃焼バーナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ毎の燃料分配割合を制御する。
【００４０】
分配制御部４５が求める流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、次の関係式による。  
Ｆ１＝ＴＦ×（ＦＤ１−ＦＣ２−ＦＣ３）÷１００
Ｆ２＝ＴＦ×（ＦＤ２＋ＦＣ２）÷１００
Ｆ３＝ＴＦ×（ＦＤ３＋ＦＣ３）÷１００
ＦＤ１＋ＦＤ２＋ＦＤ３＝１００％
ＴＦ：燃料の総流量（総燃料流量制御信号ＦＲＥＦ）
Ｆ１：燃料制御弁１１ａの燃料の流量
Ｆ２：燃料制御弁１１ｂの燃料の流量
Ｆ３：燃料制御弁１１ｃの燃料の流量
ＦＤ１：燃料制御弁１１ａの燃料の補正前分配量（％）
ＦＤ２：燃料制御弁１１ｂの燃料の補正前分配量（％）
ＦＤ３：燃料制御弁１１ｃの燃料の補正前分配量（％）
ＦＣ２：燃料制御弁１１ｂの燃料の補正値（％）
ＦＣ３：燃料制御弁１１ｃの燃料の補正値（％）
【００４１】
なお、圧縮機吐出空気密度ρは、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１および圧縮機入口空気絶対湿度ＨＸ１から次式によって求める。  
ρ={219.6×(h+1)}÷{(h+0.622)×(273.15+T)}×P÷760
ρ：圧縮機吐出空気密度(kg/m^3)
T：燃焼用空気温度(℃)としての圧縮機吐出空気温度ＴＸ１
P：燃焼用空気圧力(kPa_abs)としての圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２
h：空気圧縮機入口絶対湿度(g/g)としての圧縮機入口空気絶対湿度ＨＸ１
【００４２】
また、補正パラメータＣは、圧縮機吐出空気密度ρから湿度の項目を無視して圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２を圧縮機吐出空気温度ＴＸ１で除した値であり、次式によって求める。  補正パラメータＣ＝P÷(273.15+T)
P：燃焼用空気圧力(kPa_abs)としての圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２
T：燃焼用空気温度(℃)としての圧縮機吐出空気温度ＴＸ１
【００４３】
他方、ガスタービン燃焼器６Ａの燃料の分配量を制御する燃料制御装置１２Ａは、ガスタービン燃焼器６の予混合燃焼バーナ３２ａをガスタービン燃焼器６Ａの拡散燃焼バーナ３８に置き換える。
【００４４】
具体的には、記憶部４３Ａは、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）に対応する拡散燃焼バーナ３８および予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ毎の燃料の分配量基準値（割合）を拡散燃焼バーナ３８および予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ毎に分配関数として予め記憶する。
【００４５】
また、記憶部４３Ａは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に対応する分配量補正値（割合）を補正関数として予め記憶する。
【００４６】
分配制御部４５Ａは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび分配関数に基づいて総燃料流量制御信号ＦＲＥＦを分配し、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの補正前の配分量である分配基準値ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３を求める。また、分配制御部４５Ａは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ、空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）および補正関数に基づいて燃料制御弁１１ｂ、１１ｃの分配量補正値ＦＣ２、ＦＣ３を求める。そして分配制御部４５Ａは、分配基準値ＦＤ１、ＦＤ２、ＦＤ３を分配量補正値ＦＣ２、ＦＣ３で補正して燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎の流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３を求め、流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対応する分配燃料制御信号ＦＲＥＦ１、ＦＲＥＦ２、ＦＲＥＦ３を生成し、これを燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃへ出力し、燃料の総流量と拡散燃焼バーナ３８および予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ毎の燃料分配割合を制御する。
【００４７】
図５は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の分配関数の一例を示す図である。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態に係る燃料制御装置１２、１２Ａの分配関数は、燃焼ガスＧの燃焼温度Ｔｆ（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）の値に応じて燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎の燃料の分配量基準値を設定する。
【００４９】
分配関数は、燃焼室３３内の火炎の安定性と窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の抑制との観点から設定される。
【００５０】
分配関数は、燃焼温度Ｔｆ（横軸）の低温域において、燃焼の安定度を増すために予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の燃料の分配割合（ＦＤ１）を大きく取り、他方、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃに燃料の残量を分配（ＦＤ２、ＦＤ３）して窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する。また、分配関数は、燃焼温度Ｔｆが上昇するにしたがい、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃの燃焼の分配割合（ＦＤ２、ＦＤ３）を徐々に増して予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃの燃焼の安定度を増し、予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の燃料の分配割合（ＦＤ１）を下げ、保炎ｆ（火種）を小さくする。
【００５１】
図６から図８は、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器の補正関数の一例を示す図である。図６は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気圧力と分配量補正値とを関係づけ、図７は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気温度と分配量補正値とを関係づけ、図８は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気密度もしくは補正パラメータと分配量補正値とを関係づける。
【００５２】
図６から図８に示すように、燃料制御装置１２、１２Ａの補正関数は、燃焼ガスＧの燃焼温度Ｔｆ（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）の値と、ガスタービン燃焼器６、６Ａの入口における空気圧力、空気温度および空気密度のいずれかとに応じて燃料制御弁１１ｂ、１１ｃ毎の燃料の分配量補正値であるＦＣ２を設定する。
【００５３】
燃焼ガスＧの燃焼温度Ｔｆ（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）は例えば、圧縮機３が吸込む空気流量から算定するタービン効率、圧縮機の吐出圧力または圧力比およびタービン７の排ガス温度から算定する方法や、ガスタービン燃焼器６、６Ａ内の燃空比と燃焼ガスの組成から算出する方法がある。いずれの方法においてもガスタービン燃焼器内の燃焼負荷を表すことはできず、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応できない。そこで、燃料制御装置１２、１２Ａは、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を補正関数として記憶し、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に応じて分配関数を補正する。
【００５４】
なお、図６から図８は、燃料制御弁１１ｂの燃料の分配量補正値ＦＣ２を示すものであるところ、燃料制御弁１１ｃの燃料の分配量補正値ＦＣ３も同様に設定される。なお、分配量補正値ＦＣ３は分配量補正値ＦＣ２に“−１”を乗算して得ることも良い。この場合、Ｆ１＝ＴＦ×ＦＤ１÷１００となり、燃料制御弁１１ａの燃料の流量は補正前分配量で決まる。
【００５５】
これら分配量補正値ＦＣ２、分配量補正値ＦＣ３は、ガスタービン発電プラント１を実験、試験、運用などの運転実績から適宜に設定し、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応して燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するよう予め設定する。分配量補正値ＦＣ２、ＦＣ３の上限は＋３％、下限は−３％である。
【００５６】
すなわち、ガスタービン燃焼器６に適用する燃料制御装置１２の制御方法は、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値に対応する予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃ毎の燃料の分配量基準値および予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め定め、ガスタービン７の状態量から燃焼ガスＧの燃焼温度を算出し、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量を測定し、燃焼温度の算出結果と予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量の測定結果とから分配量基準値を分配量補正値で補正して予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の毎の前記燃料の分配量を制御する。
【００５７】
また、ガスタービン燃焼器６Ａに適用する燃料制御装置１２の制御方法は、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値に対応する予混合室３１ｂ、３１ｃ毎の燃料の分配量基準値および予混合室３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する分配量補正値を予め定め、ガスタービン７の状態量から燃焼ガスＧの燃焼温度を算出し、予混合室３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量を測定し、燃焼温度の算出結果と予混合室３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量の測定結果とから分配量基準値を分配量補正値で補正して予混合室３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の毎の前記燃料の分配量を制御する。
【００５８】
このように構成された本実施形態に係るガスタービン燃焼器６、６Ａ、ガスタービン７および制御方法によれば、燃焼ガスＧの燃焼温度を算出しても表しがたい燃焼室３３内の燃焼負荷に対して、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に基づき燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの燃料の分配量を補正することが可能になり、燃焼負荷率の変化に対する予混合燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制することができる。換言すれば、従来のガスタービン燃焼器のように算出方法を適用したり、燃焼室内の温度を実測したりすることによって燃焼ガスの燃焼温度を得ても、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応することが困難であるところ、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６、６Ａ、ガスタービン７および制御方法は、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量と燃焼負荷率の変化との関係を補正関数によって表し、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの燃料の分配量を補正して燃焼負荷率の変化に対応することが可能であり、燃焼負荷率の変化に対する予混合燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制できる。
【００５９】
［第２の実施形態］
本発明に係るガスタービン燃焼器、ガスタービンおよびガスタービン燃焼器の制御方法の第２実施形態について、図９から図１６を参照して説明する。
【００６０】
図９は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器を示す概略的なシステム構成図である。
【００６１】
図１０は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の他の例を示す概略的なシステム構成図である。
【００６２】
なお、本実施形態に係るにおいて第１実施形態と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６３】
図９および図１０に示すように、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６Ｂ、６Ｃは、燃焼ガスＧの燃焼が安定すると、燃料制御弁１１ａを閉じ、予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の保炎（火種）ｆを消火する。そこで、ガスタービン燃焼器６Ｂ、６Ｃは、予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８へ置換空気ＳＡ１を供給可能な置換空気弁５１ａを備える。また、ガスタービン燃焼器６Ｂ、６Ｃは、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃへ置換空気ＳＡ２、ＳＡ３を供給可能な置換空気弁５１ｂ、５１ｃも備える。
【００６４】
図１１は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器を適用するガスタービン発電プラントの制御ブロック図である。
【００６５】
図１１に示すように、ガスタービン燃焼器６Ｂの場合、燃料制御装置１２Ｂは、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め記憶するとともに、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃのいずれか（具体的には予混合燃焼バーナ３２ａ）で燃料の分配を停止する場合、燃焼温度算出結果と予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量の測定結果とから置換空気流量を置換空気流量補正値で補正して燃料の分配を停止する予混合室３１ａを置換する空気の流量を制御する。
【００６６】
記憶部４３Ｂは、分配関数および補正関数の他に、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）に対応する置換空気弁５１ａの弁開度を置換空気流量関数として予め記憶する。なお、置換空気弁５１ａの弁開度は予混合燃焼バーナ３２ａの置換空気流量に相当する。
【００６７】
また、記憶部４３Ｂは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に対応する置換空気流量補正値（割合）を置換空気流量補正関数として予め記憶する。
【００６８】
分配制御部４５Ｂは、分配燃料制御信号ＦＲＥＦ１、ＦＲＥＦ２、ＦＲＥＦ３を生成し、燃料の総流量と予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ毎の燃料分配割合を制御する他、置換空気制御信号ＡＲＥＦ１を生成して。予混合燃焼バーナ３２ａの置換空気の流量を制御する。具体的には、分配制御部４５Ｂは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび置換空気流量関数に基づいて置換空気弁５１ａの補正前弁開度ＡＤ１を求める。また、分配制御部４５Ｂは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ、空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）および置換空気流量補正関数に基づいて置換空気弁５１ａの弁開度補正値ＡＣ１を求める。そして、分配制御部４５Ｂは、補正前弁開度ＡＤ１を弁開度補正値ＡＣ１で補正して置換空気弁５１ａの弁開度ＳＡ１を求め、弁開度ＳＡ１に対応する置換空気制御信号ＡＲＥＦ１を生成し、これを置換空気弁５１ａへ出力し、予混合燃焼バーナ３２ａの置換空気の流量を制御する。
【００６９】
他方、ガスタービン燃焼器６Ｃの燃料の分配量を制御する燃料制御装置１２Ｃは、ガスタービン燃焼器６Ｂの予混合燃焼バーナ３２ａをガスタービン燃焼器６Ｃの拡散燃焼バーナ３８に置き換える。
【００７０】
すなわち、ガスタービン燃焼器６Ｃの場合、燃料制御装置１２Ｃは、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値に対応する置換空気流量および拡散燃焼バーナ３８に流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を予め記憶するとともに、拡散燃焼バーナ３８の燃料の分配を停止する場合、燃焼温度算出結果と拡散燃焼バーナ３８に流れ込む空気の状態量の測定結果とから置換空気流量を置換空気流量補正値で補正して拡散燃焼バーナ３８を置換する空気の流量を制御する。
【００７１】
記憶部４３Ｃは、分配関数および補正関数の他に、燃焼ガスＧの燃焼温度算出値（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）に対応する置換空気弁５１ａの弁開度を置換空気流量関数として予め記憶する。なお、置換空気弁５１ａの弁開度は拡散燃焼バーナ３８の置換空気流量に相当する。
【００７２】
また、記憶部４３Ｃは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび拡散燃焼バーナ３８、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に対応する置換空気流量補正値（割合）を置換空気流量補正関数として予め記憶する。
【００７３】
分配制御部４５Ｃは、分配燃料制御信号ＦＲＥＦ１、ＦＲＥＦ２、ＦＲＥＦ３を生成し、燃料の総流量と予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃ毎の燃料分配割合を制御する他、置換空気制御信号ＡＲＥＦ１を生成して。拡散燃焼バーナ３８の置換空気の流量を制御する。具体的には、分配制御部４５Ｃは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦおよび置換空気流量関数に基づいて置換空気弁５１ａの補正前弁開度ＡＤ１を求める。また、分配制御部４５Ｃは、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ、空気の状態量（具体的には、圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）および置換空気流量補正関数に基づいて置換空気弁５１ａの弁開度補正値ＡＣ１を求める。そして、分配制御部４５Ｃは、補正前弁開度ＡＤ１を弁開度補正値ＡＣ１で補正して置換空気弁５１ａの弁開度ＳＡ１を求め、弁開度ＳＡ１に対応する置換空気制御信号ＡＲＥＦ１を生成し、これを置換空気弁５１ａへ出力し、拡散燃焼バーナ３８の置換空気の流量を制御する。
【００７４】
図１２は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の分配関数の一例を示す図である。
【００７５】
図１２に示すように、本実施形態に係る燃料制御装置１２Ｂ、１２Ｃの分配関数は、燃焼ガスＧの燃焼温度（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）の値に応じて燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ毎の燃料の分配量基準値を設定する。
【００７６】
分配関数は、燃焼室３３内の火炎の安定性と窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度の抑制との観点から設定される。
【００７７】
分配関数は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ（横軸）の低温域において、燃焼の安定度を増すために予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の燃料の分配割合を大きく取り、他方、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃに燃料の残量を分配する。また、分配関数は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦが上昇するにしたがい、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃの燃焼の分配割合を徐々に増しつつ予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の燃料の分配を停止する。この過程で、分配関数は、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃのいずれか一方（例えば予混合燃焼バーナ３２ｃ）の燃料の分配量を大きくして予混合燃焼の安定度を増し、予混合燃焼バーナ３２ｂ、３２ｃのいずれか他方（例えば予混合燃焼バーナ３２ｂ）の燃料の分配量を小さくして窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制する。
【００７８】
なお、補正関数は、図６から図８と同様のものである。分配量補正値ＦＣは、ガスタービン発電プラント１を実験、試験、運用などの運転実績から適宜に設定し、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応して燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するよう予め設定する。
【００７９】
そして、本実施形態に係る燃料制御装置１２Ｂ、１２Ｃの分配制御部４５Ｂ、４５Ｃが求める流量Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、次の関係式による。なお次の関係式は、図１２においてＦ１＝０となる区間に適用するものである。  
Ｆ１＝０
Ｆ２＝ＴＦ×（ＦＤ２＋ＦＣ）÷１００
Ｆ３＝ＴＦ×（ＦＤ３−ＦＣ）÷１００
ＦＤ２＋ＦＤ３＝１００％
ＳＡ１＝ＡＤ１＋ＡＣ１÷１００
ＴＦ：燃料の総流量（総燃料流量制御信号ＦＲＥＦ）
Ｆ１：燃料制御弁１１ａの燃料の流量
Ｆ２：燃料制御弁１１ｂの燃料の流量
Ｆ３：燃料制御弁１１ｃの燃料の流量
ＦＤ２：燃料制御弁１１ｂの燃料の補正前分配量（％）
ＦＤ３：燃料制御弁１１ｃの燃料の補正前分配量（％）
ＦＣ：燃料制御弁１１ｂ、１１ｃの燃料の補正値（％）
ＳＡ１：置換空気弁５１ａの空気の弁開度（または流量）
ＡＤ１：置換空気弁５１ａの空気の補正前弁開度（または補正前流量）
ＡＣ１：置換空気弁５１ａの空気の置換空気流量補正値（％）
なお、置換空気弁５１ｂ、５１ｃは閉じておくのでＳＡ２＝ＳＡ３＝０である。
【００８０】
図１３は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気供給関数の一例を示す図である。
【００８１】
図１３に示すように、本実施形態に係る燃料制御装置１２Ｂ、１２Ｃの置換空気供給関数は、燃焼ガスＧの燃焼温度（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）の値に応じて置換空気弁５１ａの弁開度または流量を設定する。
【００８２】
置換空気供給関数は、予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８の燃料を分配停止すると、これを置き換えるようにして予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８へ置換空気の供給を始める。また、置換空気供給関数は、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦが上昇するにしたがい、置換空気の供給量を徐々に増し、予混合燃焼バーナ３２ａまたは拡散燃焼バーナ３８内の水分の滞留を防ぐ。
【００８３】
図１４から図１６は、本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器の置換空気流量補正関数の一例を示す図である。図１４は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気圧力と置換空気流量補正値とを関係づけ、図１５は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気温度と置換空気流量補正値とを関係づけ、図１６は燃焼ガスの燃焼温度およびガスタービン燃焼器の入口における空気密度もしくは補正パラメータと置換空気流量補正値とを関係づける。
【００８４】
図１３から図１５に示すように、燃料制御装置１２Ｂ、１２Ｃの置換空気流量補正関数は、燃焼ガスＧの燃焼温度（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）の値と、ガスタービン燃焼器６、６Ａの入口における空気圧力、空気温度および空気密度のいずれかとに応じて置換空気弁５１ａの置換空気流量補正値を設定する。
【００８５】
燃焼ガスＧの燃焼温度（すなわち、燃焼器制御温度ＴＩＴＲＥＦ）は例えば、圧縮機３が吸込む空気流量から算定するタービン効率、圧縮機の吐出圧力または圧力比およびガスタービン７の排ガス温度から算定する方法や、ガスタービン燃焼器６、６Ａ内の燃空比と燃焼ガスの組成から算出する方法がある。いずれの方法においてもガスタービン燃焼器内の燃焼負荷を表すことはできず、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応できない。そこで、燃料制御装置１２Ｂ、１２Ｃは、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に対応する置換空気流量補正値を置換空気流量補正関数として記憶し、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量に応じて置換空気供給関数を補正する。
【００８６】
置換空気流量補正値ＡＣ１は、ガスタービン発電プラント１を実験、試験、運用などの運転実績から適宜に設定し、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応して燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制するよう予め設定する。置換空気流量補正値ＡＣ１の上限は＋３０％、下限は−３０％である。
【００８７】
このように構成された本実施形態に係るガスタービン燃焼器６Ｂ、６Ｃ、ガスタービン７および制御方法によれば、燃焼ガスＧの燃焼温度を算出しても表しがたい燃焼室３３内の燃焼負荷に対して、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量（圧縮機吐出空気圧力ＰＸ２、圧縮機吐出空気温度ＴＸ１、圧縮機吐出空気密度ρおよび補正パラメータＣのいずれか）に基づき燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの燃料の分配量を補正することが可能になり、燃焼負荷率の変化に対する予混合燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制することができる。換言すれば、従来のガスタービン燃焼器のように算出方法を適用したり、燃焼室内の温度を実測したりすることによって燃焼ガスの燃焼温度を得ても、空気の状態量の変化にともなう燃焼負荷率の変化に対応することが困難であるところ、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６Ｂ、６Ｃ、ガスタービン７および制御方法は、予混合室３１ａ、３１ｂ、３１ｃに流れ込む空気の状態量と燃焼負荷率の変化との関係を補正関数によって表し、燃料制御弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの燃料の分配量を補正して燃焼負荷率の変化に対応することが可能であり、燃焼負荷率の変化に対する予混合燃焼の安定度を増し、窒素酸化物（ＮＯｘ）の生成を抑制できる。
【００８８】
したがって、本実施形態に係るガスタービン燃焼器６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、ガスタービン７およびガスタービン燃焼器の制御方法によれば、ガスタービン燃焼器６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ内の燃焼負荷率の変化に対応し燃焼の安定化を図り、窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生を抑制できる。
【００８９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１  ガスタービン発電プラント
２  入口案内翼
３  圧縮機
５  空気流路
６、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ  ガスタービン燃焼器
７  ガスタービン
８  発電機
９  タービン軸
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  燃料制御弁
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ  燃料制御装置
１３  軸端歯車
１５  速度検出器
２１  入口空気圧力検出器
２２  圧縮機吐出空気圧力検出器
２３  圧縮機吐出空気温度検出器
２５  排ガス温度検出器
２６  発電機出力検出器
２９ａ、２９ｂ、２９ｃ  燃料ノズル
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ  予混合室
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  予混合燃焼バーナ
３３  燃焼室
３５  中空胴
３６  トランジションピース
３８  拡散燃焼バーナ
４１  総燃料流量算出部
４２  燃焼器温度算出部
４３、４３Ａ、４３Ｂ、４３Ｃ  記憶部
４５、４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃ  分配制御部
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ  置換空気弁
【図１】
0005762874.tif 000002
【図２】
0005762874.tif 000003
【図３】
0005762874.tif 000004
【図４】
0005762874.tif 000005
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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