(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気が供給される燃焼室と、該燃焼室の上流側壁面に位置し、複数の空気孔が同心円の列状に形成されている空気孔プレートと、該空気孔プレートのそれぞれの空気孔の上流側に配置された燃料ノズルとを備え、前記複数の燃料ノズルと前記複数の空気孔から成るバーナを複数個有するガスタービン燃焼器において、
燃焼器中心軸に中央バーナが配置されると共に、該中央バーナの周囲に複数個の外周バーナが配置され、かつ、前記外周バーナは、前記中央バーナに隣接する基準位置から、前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が、前記空気孔プレートの周方向に向かって順次増加するように構成されてい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、
前記外周バーナは、前記空気孔プレートに形成された複数の前記空気孔が周方向に傾斜し、前記中央バーナが配置された燃焼器内周側の基準位置から、前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が、前記空気孔の傾斜方向に向かって順次増加するように構成されている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又は２に記載のガスタービン燃焼器において、
前記複数の外周バーナを、それぞれ前記中央バーナに隣接する領域Ａ、燃焼器のライナに隣接する領域Ｃ、隣接する他の外周バーナと隣接する領域Ｂ及びＤの領域に分割し、前記領域Ａの前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が最も短く、前記領域Ｂの前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が前記領域Ａよりも長く、前記領域Ｃ及びＤの前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が前記領域Ｂよりも長く構成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
燃料と空気が供給される燃焼室と、該燃焼室の上流側壁面に位置し、複数の空気孔が同心円の列状に形成されている空気孔プレートと、該空気孔プレートのそれぞれの空気孔の上流側に配置された燃料ノズルとを備え、前記複数の燃料ノズルと前記複数の空気孔から成るバーナを複数個有するガスタービン燃焼器において、
燃焼器中心軸に中央バーナが配置されると共に、該中央バーナの周囲に複数個の外周バーナが配置され、かつ、前記外周バーナは、前記中央バーナに隣接する基準位置から、前記燃料ノズルの長さが、前記空気孔プレートの周方向に向かって順次短くなるように構成されてい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４に記載のガスタービン燃焼器において、
前記外周バーナは、前記空気孔プレートに形成された複数の前記空気孔が周方向に傾斜し、前記中央バーナが配置された燃焼器内周側の基準位置から、前記燃料ノズルの長さが、前記空気孔の傾斜方向に向かって順次短くなるように構成されていることを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のガスタービン燃焼器において、
前記複数の外周バーナを、それぞれ前記中央バーナに隣接する領域Ａ、燃焼器のライナに隣接する領域Ｃ、隣接する他の外周バーナと隣接する領域Ｂ及びＤの領域に分割し、前記領域Ａの前記燃料ノズルの長さが最も長く、前記領域Ｂの前記燃料ノズルの長さが前記領域Ａよりも短く、前記領域Ｃ及びＤの前記燃料ノズルの長さが前記領域Ｂよりも短く構成されている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、特に、燃料と空気を複数の同軸噴流として燃焼室内に供給するように構成されたものに好適なガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石資源を燃料とするガスタービン発電プラントでは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を低減する手段として、水素含有燃料の積極的利用が図られている。水素含有燃料は、燃焼の際にＣＯ２排出量が少ないため、近年では、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を燃料として有効利用することが検討されている。
【０００３】
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（ＩＧＣＣ：Integrated coal Gasification Combined Cycle）では、ガスタービンに供給される燃料中の炭素分を回収・貯留するシステム（Ｃ Ｃ Ｓ：Carbon Capture and Storage）により、炭素分を水素に転換してＣＯ２排出量を削減することが検討されている。
【０００４】
上記のような燃料は、副生ガスの場合、水素を３０％〜６０％含み、ＩＧＣＣプラントの燃料である石炭ガス化ガスは、水素を２５％〜９０％含む。従って、ガスタービン発電プラントにおいては、このような水素含有燃料を利用する機運が高まっている。
【０００５】
上記のような燃料に含有される水素は、可燃範囲が広く燃焼速度が速いため、燃焼室内の壁面近傍で高温の火炎が形成され、燃焼器の信頼性を損なうことが懸念される。
【０００６】
この高温の火炎が局所的に形成されることを防止する手段として、燃料を分散させ、燃焼室内で均―に燃焼させる方法が有効である。
【０００７】
燃料の分散性を高めて高温の火炎の形成を防止し、ＮＯｘ排出量を低減する方法として、特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１には、複数の燃料ノズルと複数の空気孔を備え、燃料流及び燃料流の周囲に形成された空気流を燃焼室に噴射するバーナを複数個配置して、燃料の分散性を高めて高温の火炎の形成を防止する燃焼器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３３５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載されたバーナで水素含有燃料を燃焼させると、バーナ構造物背後に形成される後流に流入した可燃混合気が着火源となって圧力変動が発生し、継続的に圧力波が生じる燃焼振動と呼ばれる不安定燃焼状態に陥る可能性が懸念される。この燃焼振動は、燃焼器の繰り返し疲労寿命を消費し、信頼性を低下させる原因となる。
【００１０】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、燃焼振動の発生を抑制して、信頼性が向上するガスタービン燃焼器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、燃料と空気が供給される燃焼室と、該燃焼室の上流側壁面に位置し、複数の空気孔が同心円の列状に形成されている空気孔プレートと、該空気孔プレートのそれぞれの空気孔の上流側に配置された燃料ノズルとを備え、前記複数の燃料ノズルと前記複数の空気孔から成るバーナを複数個有するガスタービン燃焼器において、燃焼器中心軸に中央バーナが配置されると共に、該中央バーナの周囲に複数個の外周バーナが配置され、かつ、前記外周バーナは、前記中央バーナに隣接する基準位置から、前記燃料ノズルの先端と前記空気孔プレートの燃焼室側表面との距離が、前記空気孔プレートの周方向に向かって順次増加するように構成されているか、
或いは、燃焼器中心軸に中央バーナが配置されると共に、該中央バーナの周囲に複数個の外周バーナが配置され、かつ、前記外周バーナは、前記中央バーナに隣接する基準位置から、前記燃料ノズルの長さが、前記空気孔プレートの周方向に向かって順次短くなるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、燃焼振動の発生を抑制することができ、信頼性が向上したガスタービン燃焼器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの概略を示す構成図である。
【図２】本発明のガスタービン燃焼器の参考例１におけるバーナ部分を示す部分断面斜視図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】図２に示した参考例１の２列日空気孔における燃料ノズル長さと空気孔プレートの燃焼室側との位置関係を示す断面展開図である。
【図５】従来技術（比較例）におけるバーナ部分を、その下流に形成される混合気の流動及び火炎と共に示す断面図である。
【図６】従来技術（比較例）の２列日空気孔における燃料ノズル長さと空気孔プレートの燃焼室側との位置関係を示す断面展開図及び圧力変動と同軸噴流の当量比の変動を示す図である。
【図７】図２に示した参考例１の２列目空気孔における燃料ノズル長さと空気孔プレートの燃焼室側との位置関係を示す断面展開図及び圧力変動と同軸噴流の当量比の変動を示す図である。
【図８（ａ）】本発明のガスタービン燃焼器の実施例１における空気孔プレートの燃焼室側部分を示す断面図である。
【図８（ｂ）】図８（ａ）の正面図である。
【図９】実施例１における外周バーナの配置を説明するための空気孔プレートの正面図である。
【図１０】実施例１における外周バーナ構造の燃料ノズル長さと空気孔プレートの周方向位置との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のガスタービン燃焼器の実施例について、図面を用いて説明する。尚、以下の説明で、同一部品については同符号を使用する。
[参考例１]
まず、本発明のガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの概略構成を、図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示すように、ガスタービンプラント１は、大気より空気１０１を吸入し圧縮する空気圧縮機２と、空気圧縮機２により圧縮した圧縮空気１０２とガス燃料２００を燃焼させ、燃焼ガス１１０を生成する燃焼器３と、燃焼器３で発生した燃焼ガス１１０により駆動されるガスタービン４と、ガスタービン４の回転動力を利用して発電する発電機６と、ガスタービン４を起動するガスタービン起動用モータ７とから概略構成されている。尚、１０は外筒、１２はライナ、１３は燃焼器エンドカバー、１０３は冷却空気、１１１は排気ガスをそれぞれ示す。
【００１６】
燃焼器３はバーナ８を備えており、このバーナ８は、燃焼室５に空気圧縮機２で圧縮された圧縮空気１０２ａを導くための空気孔２１を複数個設けた空気孔プレート２０と、ガス燃料２００を空気孔２１内に向けて噴射する複数の燃料ノズル２２とから成り、複数の空気孔２１と複数の燃料ノズル２２は、１つの空気孔２１に１つの燃料ノズル２２が同軸に近い状態で１対１に対応して配置されている。尚、３００は空気孔プレート２０のエンドカバー側表面、３０１は空気孔プレート２０の燃焼室側表面をそれぞれ示す。
【００１７】
複数の燃料ノズル２２は燃料分配器２３と連結しており、この燃料分配器２３により、燃料ノズル２２に供給するガス燃料２００の系統を、各燃料ノズル２２に分配できるようになっている。
【００１８】
また、ガス燃料２００は、燃料遮断弁６０の下流で２系統に分岐され、それぞれの系統で燃料圧力調整弁６１ａ、６２ａ及び燃料流量調整弁６１ｂ、６２ｂを通過し、ガス燃料２０１、２０２として燃料ノズル２２に供給される。尚、本実施例では、燃料を２系統に分配したが、それ以上の数の系統に分配してもよい。このように燃料系統を複数に分配すれば、系統数の増加により運転の自由度を拡大できる。
【００１９】
本参考例の燃焼器３では、ガス燃料２００として、コークス炉ガスや製油所オフガス、或いは石炭ガス化ガスなどの水素含有燃料を使用でき、液化天然ガス（ＬＮＧ：Liquefied Natural Gas）をはじめとする全てのガス燃料にも適用できる。
【００２０】
図２及び図３に、本発明のガスタービン燃焼器の参考例１におけるバーナ８の詳細を示す。図３は、図１に示した空気孔プレート２０を下流（正面）側から観察したものであり、図２は、図３に示す３列の空気孔群を持つ空気孔プレート２０を、図３に一点鎖線で示す２列目空気孔群のピッチ円に沿って切断し、後述する２列目空気孔５２と燃料ノズル２２の位置関係を示すものである。
【００２１】
図３に示すように、空気孔プレート２０に形成された空気孔２１は、燃焼器３の軸を中心とする複数の同心円上に配置され、本参考例では、バーナ８の中心から外側に向けて１列目空気孔５１、２列目空気孔５２、３列目空気孔５３の３列の空気孔群から成る。
【００２２】
そして、本参考例におけるバーナ８の特徴は、各列において燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離（Ｌｉ１乃至Ｌｉ７）が、周方向で異なつていることである。即ち、本参考例では、各列において燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離（Ｌｉ１乃至Ｌｉ７）が、周方向に徐々に変化して、基準位置７０からθ方向（θ１からθ７の方向）へ行くに従って増加するように（長くなるように）構成されている。見方を変えると、燃料ノズル２２の軸方向長さが、周方向に徐々に変化して、基準位置７０からθ方向（θ１からθ７の方向）へ行くに従って短くなっていることでもある。
【００２３】
図４に、２列目空気孔５２における燃料ノズル２２の長さと空気孔出口位置の関係を示す。図４に示すように、本参考例では、空気孔２１内に位置する燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離（Ｌｉ１乃至Ｌｉ６）が、基準位置７０からθ方向（θ１からθ６の方向）へ増加しているものである。これを見方を変えると、燃料ノズル２２の軸方向長さ（Ｌｎ１乃至Ｌｎ６）が、基準位置７０からθ方向（θ１からθ６の方向）へ行くに従って短くなっていることでもある。
【００２４】
次に、参考例１における作用、効果について、従来技術と比較して説明する。
【００２５】
先ず、図５に従来技術（比較例）のバーナ８の下流に形成される混合気の流動と火炎の概略図を示す。該図に示すように、従来技術では、燃料ノズル２２の軸方向長さが全て同等となっており、空気孔２１内に位置する燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離が全て等しく形成されている。
【００２６】
このような従来技術の構成では、空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１の空気孔と空気孔に挟まれた空気孔プレート２０に形成される空気孔間隙の背後には、後流と呼ばれる循環渦を伴う低流速領域９０が形成される。水素は、上述した如く、燃焼速度が速いため、何らかの外乱により火炎面８３ａが、火炎面８３ｂ、８３ｃのようにバーナ８の近傍まで接近する可能性がある。火炎面８３ａがバーナ８に接近すると、低流速領域９０は循環渦である後流により、主流の同軸噴流から可燃混合気を巻き込んでいるので、接近した火炎が着火源となって可燃混合気が着火する可能性がある。
【００２７】
混合気の着火は圧力波を発生させ、後流（低速領域９０）や空気孔２１内及び燃料ノズル２２の出口における圧力が瞬間的に上昇する。燃料ノズル２２の出口の圧力が上昇すると、燃料供給差圧が低下して、燃料流量及び空気流量に対する燃料流量の比（燃空比）が減少する。この燃空比が減少する燃料希薄の条件では、火炎面における燃空比の減少に伴い燃焼速度が減少するため、火炎面は下流に後退する。火炎面が下流に後退すると、燃料供給差圧の低下は解消されて、燃空比が再び増加する。火炎面における燃空比の増加に伴い燃焼速度は増加するため、火炎面は、空気孔プレート２０の近傍に再び接近する。この際、低流速領域９０に存在する可燃混合気が着火し、上記の現象が繰り返されて火炎位置が変動した結果、圧力変動が周期的に発生する燃焼振動と呼ばれる不安定燃焼状態に陥る。
【００２８】
以上の燃焼振動の発生原理から、燃焼振動の特性周波数は、燃料ノズル２２の先端から空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１までの距離Ｌに反比例する。
【００２９】
尚、従来技術では、各空気孔２１内の燃料ノズル２２の先端から空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１までの距離Ｌが等しいため、各空気孔２１で発生する圧力変動の周波数は互いに等しい。
【００３０】
図６に、図３に一点鎖線で示した２列目空気孔群のピッチ円に沿って、２列目空気孔５２及び２列目の燃料ノズル２２を展開し、圧力変動と同軸噴流の当量比の変動を示す。
【００３１】
図６の左上にθ１に開口する空気孔２１で発生する圧力変動と同軸噴流の当量比変動の波形を例示し、右上にθ６に開口する空気孔２１で発生する圧力変動と同軸噴流の当量比変動の波形を例示する。
【００３２】
該図に示すように、各空気孔２１内の燃料ノズル２２の先端から空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１までの距離Ｌが等しいため、圧力波に対してθ１及びθ６に開口する空気孔２１の当量比変動の位相は、等しくなることが分かる。このため、当量比変動の極大の際に大きな燃焼量となり、バーナ全体において、同位相で圧力が変動することにより、振動エネルギが大きくなる可能性が高くなる。
【００３３】
特に、水素含有燃料では、ＬＮＧなどの水素を含有しない燃料に比べ、燃焼速度が高く、着火エネルギが小さいため、バーナ近傍まで火炎が接近し易い上にバーナ近傍で着火し易く、圧力変動が発生する可能性も高くなる。
【００３４】
そこで、本参考例では、それぞれの列で各空気孔２１の特性周波数を離調し、燃焼振動の発生を抑制するものである。
【００３５】
以下、図７を用いて本参考例の効果について説明する。図７は図３に一点鎖線で示した２列目空気孔群のピッチ円に沿って、２列目空気孔５２及び２列目の燃料ノズル２２を展開し、圧力変動と同軸噴流の当量比の変動を示す。
【００３６】
該図に示すように、それぞれの燃料ノズル２２の先端から空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１（空気孔の出口）までの距離をＬｉｊ（ｉ：列番号、ｊ：周方向空気孔番号）とする。Ｌｉｊは、各列の周方向でそれぞれ異なるため、各孔の圧力変動の周波数ｆｊ（ｊ：周方向空気孔番号）は、それぞれ異なる。
【００３７】
図７の左上にθ１に開口する空気孔２１で発生する圧力変動と同軸噴流の当量比変動の波形を例示し、右上にθ６に開口する空気孔２１で発生する圧力変動と同軸噴流の当量比変動の波形を例示する。
【００３８】
該図に示すように、θ１で発生する圧力変動とθ６で発生する圧力変動は位相が異なるため、θ１の圧力変動が極大の際にθ６の圧力変動は極大とならず、バーナ全体において圧力波が重なり強め合うことはない。同時にθ１とθ６の当量比変動も位相が異なるため、各空気孔２１の当量比変動で発生する燃焼量は増大することはなく、振動エネルギを強め合うことはない。
【００３９】
従って、空気孔２１ごとに成長する圧力変動の周波数が重なり強め合うことがないため、圧力変動の振幅は増大することがない。更に、各列の周方向でＬｉｊが異なつているため、可燃混合気の着火により発生した圧力波が燃料ノズル２２の先端に到達する時間が異なり、圧力波の位相は互いに異なっている。よって、圧力波は互いに強め合うことはなく、燃焼振動は抑制される。
【００４０】
このような本参考例の構成によれば、圧力変動の振幅は増大することはなく、燃焼振動の発生を抑制することができ、信頼性が向上したガスタービン燃焼器を得ることができる。
【００４１】
尚、本参考例では、全ての燃料ノズル２２について、長さを変更した形態を採用しているが、燃料ノズル２２の本数が多い場合などでは、数本ずつ同じ長さの燃料ノズル２２を組合せて複数単位の列で構成しても、上記に述べた基本的な作用と効果は損なわれない。
【００４２】
また、本参考例では、２列目空気孔５２について、燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離を周方向で変えたり、燃料ノズル２２の長さを周方向に変化させる構造を説明したが、燃料ノズル２２の長さを周方向に変化させるのは１列日空気孔５１や３列目空気孔５３でもよく、また、１列目及び２列目空気孔５１及び５２や１列目乃至３列目空気孔５１乃至５３の全てで周方向の長さを変化させても、上述した効果は期待できる。
[実施例１]
次に、本発明のガスタービン燃焼器の実施例１について、図８（ａ）、図８（ｂ）、図９及び図１０を用いて説明する。
【００４３】
本実施例は、参考例１のバーナ８を複数個配置して１つの燃焼器３を構成している。即ち、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す如く、本実施例の燃焼器３は、燃焼器３の軸中心に位置する１個の中央バーナ３２と中央バーナ３２の外側に位置する６個の外周バーナ３３とから構成されている。
【００４４】
各列の空気孔２１の中心軸は、各列のピッチ円の周方向に傾斜し、空気孔２１を通過した流れは、空気孔２１の下流で螺旋状に旋回し、旋回流が形成される。それぞれの外周バーナ３３で形成される旋回流の旋回方向は、図８上で見て反時計方向である。
【００４５】
そして、本実施例の特徴は、それぞれの外周バーナ３３において、各列において燃料ノズル２２の先端と燃焼室側表面３０１の位置（空気孔出口位置）との距離が、それぞれのバーナ８の中央バーナ３２と隣接する領域を基点として旋回方向に進むにつれて徐々に変化して増加するように（長くなるように）構成されていることである。見方を変えると、燃料ノズル２２の軸方向長さが、それぞれのバーナ８の中央バーナ３２と隣接する領域を基点とし旋回方向に進むにつれて、順次段階的に短くなっていることでもある。
【００４６】
図９に、本実施例における外周バーナ３３内での燃料ノズル２２の具体的な配置例を示す。
【００４７】
図９に示す例では、外周バーナ３３を燃料ノズル２２の長さごとに１つの領域として捉え、中央バーナ３２に隣接する領域Ａ、ライナ１２（図１参照）に隣接する領域Ｃ、他の外周バーナ３３と隣接する領域Ｂ及び領域Ｄの４つの領域に分割している。
【００４８】
図１０に、上述した４つの領域における外周バーナ周方向の燃料ノズル２２の長さの関係を示す。
【００４９】
該図に示す如く、燃料ノズル２２の長さは、中央バーナ３２に隣接する領域をＡとして、外周バーナ３３の旋回方向（θ方向）で段階的に短くなっている。即ち、領域Ａの燃料ノズル２２が最も長く、領域Ｂは領域Ａよりも短く、領域Ｃ及び領域Ｄは、領域Ｂよりも更に短くなっている。尚、領域Ｄは、領域Ｃと燃料ノズル２２の長さが同等でも良い。
【００５０】
このような本実施例においても、参考例１と同様に、各外周バーナ３３内において、燃料ノズル２２の先端から空気孔プレート２０の燃焼室側表面３０１までの距離が、周方向で異なっている。従って、参考例１と同様に、外周バーナ３３は周方向の領域ごとに異なる周波数特性を持ち、バーナ全体で圧力や当量比の変動が同調することがないので、圧力振動の発生は抑制される。
【００５１】
また、本実施例では、参考例１のバーナ８を、中央バーナ３２と隣接する部位に基準位置７０を置いて複数個配置することで、更に、次のような効果を得ることができる。
【００５２】
即ち、図１０に示すように、１つの外周バーナ３３において、周方向に燃料ノズル２２の長さを変えることで、空気孔内部で燃料と空気の混在する部分の長さが、周方向の領域ごとに変化している。この長さを混合距離と呼称する。上記混合距離の長い同軸噴流バーナほど、そこから噴出する混合気は均―になり、混合気内の燃料濃度の標準偏差が小さい。平均としてみた当量比が等しい混合気であっても、その内部には微小な濃度の分布を持
つ。
【００５３】
一般に、濃度分布の標準偏差の大きい混合気では、局所的に濃度の高い部位で、燃料の熱分解と活性化学種の生成が活発になるため、着火性と火炎伝播性に優れるが、局所的に高温の燃焼ガス塊が生成する。
【００５４】
一方、濃度分布の標準偏差が小さい混合気では、全体に燃料が希薄であるため、着火遅れが大きくなり、火炎伝播速度も低下するが、局所的な高温燃焼ガス塊は生じにくい。
【００５５】
保炎を担う中央バーナ３２に隣接する外周バーナ３３の領域Ａは、外周バーナ３３の他の領域に比べ燃料と空気の混合距離が短く、混合気内の燃料濃度の標準偏差が大きい。そのため、領域Ａに配置した同軸噴流バーナから噴出する混合気は、他の領域の混合気に比べて大きい濃度偏差を持ち、混合気内部に局所的に当量比の高い塊が含まれる。
【００５６】
上記のような局所的に当量比の高い混合気塊は着火性と火炎伝播性に優れているので、燃焼器全体の燃焼安定化を図ることができる。従って、外周バーナ３３の領域Ａは、中央バーナ３２から熱と活性化学種を受け取り、外周バーナ３３の基点に伝播させる上で好適である。
【００５７】
一方、領域Ｂは、領域Ａより長い混合距離を持ち、燃料濃度の標準偏差は領域Ａより小さい。しかし、領域Ａに隣接し、しかも旋回の下流側に位置するので、領域Ａから流入する局所的に高温の燃焼ガス塊によって、火炎の安定性を高く保つことができる。
【００５８】
更に、領域Ｃの燃料ノズル２２は、各外周バーナ３３で最も混合距離が長いので希薄燃焼され、ＮＯｘ低減に寄与する。また、局所高温部が存在しにくいため、領域Ｃに隣接するライナ１２を過熱することはなく、燃焼器３の信頼性を確保できる。
【００５９】
領域Ｂと領域Ｄは燃料ノズル長さが異なり、圧力変動発生時の同期周波数が異なる。従って、隣り合う外周バーナ３３で圧力変動は離調されるため、バーナ全体で圧力変動の振幅は増大することはなく、燃焼振動の発生は抑制される。
【符号の説明】
【００６０】
１…ガスタービンプラント、２…空気圧縮機、３…燃焼器、４…ガスタービン、５…燃焼室、６…発電機、７…ガスタービン起動用モータ、８…バーナ、１０…外筒、１２…ライナ、１３…燃焼器エンドカバー、２０…空気孔プレート、２１…空気孔、２２…燃料ノズル、２３…燃料分配器、３２…中央バーナ、３３…外周バーナ、５１…１列日空気孔、５２…２列目空気孔、５３…３列目空気孔、６０…燃料遮断弁、６１ａ、６２ａ…燃料圧力調整弁、６１ｂ、６２ｂ…燃料流量調整弁、７０…基準位置、８３、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ…火炎面、９０…低流速領域、１０１…空気、１０２、１０２ａ…圧縮空気、１０３…冷却空気、１１０…燃焼ガス、１１１…排気ガス、２００、２０１、２０２…ガス燃料、３００…空気孔プレートのエンドカバー側表面、３０１…空気孔プレートの燃焼室側表面。
【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（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図９】
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【図１０】
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