(57)【要約】【課題】ガスタービンの全負荷帯において予混合器内での自発着火現象の発生を防止できると共に、十分に蒸発した燃料を燃焼室に供給することができる予混合予蒸発希薄燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】ガスタービンのタービンホイールに燃焼ガスを供給するガスタービン燃焼器において、内部に燃焼室を形成する略円筒形状の燃焼器内筒２と、燃焼室の上流側に設けられると共に、燃焼室内に直接燃料を噴射する拡散燃料ノズル１１を有する拡散燃焼バーナ１０と、内部で蒸発した燃料を空気と混合する予混合器２１、この予混合器２１内に設けた低負荷用予混合燃料ノズル２３、及びこの低負荷用予混合燃料ノズル２３よりも燃料噴射位置が予混合器２１内の下流側に位置する高負荷用予混合燃料ノズル２２を有する予蒸発予混合燃焼バーナ２０とを備える。【選択図】　図１
2004012039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンのタービンホイールに燃焼ガスを供給するガスタービン燃焼器において、
内部に燃焼室を形成する略円筒形状の燃焼器内筒と、
前記燃焼室の上流側に設けられると共に、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する拡散燃料ノズルを有する拡散燃焼バーナと、
内部で蒸発した燃料を空気と混合する予混合器、この予混合器内に設けた少なくとも１つの低負荷用予混合燃料ノズル、及びこの低負荷用予混合燃料ノズルよりも燃料噴射位置が前記予混合器内の下流側に位置する少なくとも１つの高負荷用予混合燃料ノズルを有する予蒸発予混合燃焼バーナと
を備えた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記載のガスタービン燃焼器において、
前記低負荷用予混合燃料ノズル及び前記高負荷用予混合燃料ノズルへの供給燃料をそれぞれ流通する低負荷用燃料ライン及び高負荷用燃料ラインの二手に分岐する予混合燃料ラインと、
前記拡散燃料ノズルへの供給燃料を流通する拡散燃料ラインと、
これら各燃料ラインに設けられ、前記ガスタービンの低負荷時には前記低負荷用予混合燃料ノズルに対し、前記ガスタービンの高負荷時には前記高負荷用予混合燃料ノズルに対し、前記ガスタービンの負荷に応じた供給量の燃料を供給する複数の制御弁と
を更に備え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２記載のガスタービン燃焼器において、前記ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、前記低負荷用予混合燃料ノズル及び前記高負荷用予混合燃料ノズルの双方に対し、設定時間の間、設定流量の燃料を供給するよう前記複数の制御弁を制御するシーケンス回路を備え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２又は３記載のガスタービン燃焼器において、
前記低負荷用燃料ライン及び前記高負荷用燃料ラインに接続した気体供給ラインと、
この気体供給ラインに設けられ、前記低負荷用予混合燃料ノズル又は前記高負荷用予混合燃料ノズルに供給されるパージ空気を遮断するパージ遮断弁と
を更に備えたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれか１項記載のガスタービン燃焼器において、前記複数の制御弁の一つとして、前記低負荷用燃料ライン及び高負荷用燃料ラインの分岐部分に、前記ガスタービンの負荷に応じて駆動するアクチュエータを有する切換弁を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
請求項５記載のガスタービン燃焼器において、前記ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、前記制御弁のうちの前記拡散燃料ラインの燃料流量を制御する制御弁を、前記ガスタービンの負荷に応じて制御するシーケンス回路を備え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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンのタービンホイールに燃焼ガスを供給するガスタービン燃焼器に係り、特に液体燃料の予蒸発予混合希薄燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、ガスタービン燃焼器における液体燃料の燃焼方式には、いわゆる拡散燃焼方式と予蒸発予混合希薄燃焼方式とがある。
拡散燃焼方式とは、燃焼室内に燃料を直接供給して燃焼させる方式であり、予蒸発予混合希薄燃焼方式とは、予混合器内で噴射した燃料を蒸発させ予め空気と混合された状態としてから燃焼室に供給して燃焼させる方式である。拡散燃焼方式にあっては、火炎の安定性に優れている反面、局所的な高温領域が形成され易く、大気汚染の原因となるサーマルＮＯｘが発生し易いといった問題がある。これに対し、予蒸発予混合希薄燃焼方式は、予め蒸発した燃料を空気と混合して燃焼させることにより、火炎温度を下げることが可能となり、サーマルＮＯｘの低減に有効となる。
【０００３】
近年、地球環境保護の観点から、排出ガス中のＮＯｘ低減が重要な課題となっており、今後においても、更にＮＯｘの低減に取り組んでいく必要がある。そのため、上記のように、ＮＯｘ低減に有効な予蒸発予混合希薄燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器が、液体燃料を用いたガスタービン燃焼器におけるこれからの主流となることが推測される。
【０００４】
この予蒸発予混合希薄燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器としては、例えば特開平７−１９４８２号公報に記載のもの等を始めとして既に多数提唱されている。この特開平７−１９４８２号公報に記載のガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を、上流側の第１段燃焼域と下流側の第２段燃焼域とに区画し、これら第１段及び第２段燃焼域に対しそれぞれ燃料を噴射する第１段燃料供給手段及び第２段燃料供給手段を備えている。第１段燃料供給手段は、拡散燃料ノズルと予混合燃料ノズルとを備え持つもので、第２段燃料供給手段は、予混合燃料ノズルを用いた予混合燃焼バーナで構成されている。そして、ガスタービン負荷に応じて、これら第１段及び第２段燃料供給手段による燃料の噴射量を制御して安定した燃焼を行うことができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術には、以下のような課題が存在する。
一般的に、ガスタービン燃焼器の燃焼量は、ガスタービンの負荷の上昇に伴って増大し、燃焼器内部の圧力もそれだけ高圧になる。このように、燃焼器内部の圧力が上昇し、圧力比が増加すると、燃焼に使用される圧縮空気の温度も上昇する。その結果、燃焼用の圧縮空気温度の低い低負荷帯と、圧縮空気温度の高い高負荷帯とでは、燃料の蒸発に要する蒸発時間が異なってくる。
【０００６】
そのため、通常、燃焼器内部が低圧で、燃焼用の圧縮空気温度が低い低負荷帯では、燃料の蒸発に時間を要し、燃料が完全に気化しないまま燃焼室に供給されてしまい、ＮＯｘ低減の効果が低下してしまう可能性がある。それに対し、燃焼器内部が高圧となり、燃焼用の空気温度も高くなる高負荷帯では、自発着火送れ時間が短くなり、いわゆる自発着火現象が発生する可能性がある。この自発着火現象とは、液体燃料が蒸発し、圧縮空気と混合され可燃燃料ガスが生成された場合、この燃料ガスが周囲の熱を受けて化学反応を起こす現象であり、点火スパークや火種等の着火源無しに予混合器内部で発火することである。また、自発着火遅れ時間とは、高温の空気中に燃料が噴射され、可燃性燃料ガスが生成されてから火炎が発生するまでの時間を言う。この自発着火送れ時間は、燃料噴射場の空気温度や圧力に依存し、空気温度や圧力が上昇すると短くなる特性を持っている。
【０００７】
上記従来技術においては、第１段及び第２段燃料供給手段の各予混合燃料ノズルの燃料噴射位置と、燃焼室（第１段及び第２段燃焼域）との距離が、ガスタービンの負荷変動に関わらず一定である。そのため、ガスタービンの負荷が変動し、燃焼器内部の空気温度や圧力が変化しても、燃料の噴射位置と燃焼室との距離が変わらず、低負荷時には燃料が気化しないままに燃焼室に供給されたり、高負荷時には予混合器内で自発着火現象が発生する恐れがある。
【０００８】
なお、上記従来技術において、第１段燃料供給手段の予混合燃料ノズルは、先端に行くに連れて縮径するよう形成されており、上記第１段燃焼域に噴射される燃料と空気の混合された燃料ガスの噴出速度が速くなるようになっている。これにより、第１段燃料供給手段の予混合器内への逆火を防止するよう配慮されているが、やはり高負荷帯にあっては、予混合器内で自発着火現象が発生する可能性がある。予混合器内で自発着火現象が発生した場合、燃料ノズルや予混合器等を溶損する恐れがある。
【０００９】
本発明の目的は、ガスタービンの全負荷帯において予混合器内での自発着火現象の発生を防止できると共に、十分に蒸発した燃料を燃焼室に供給することができる予混合予蒸発希薄燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、ガスタービンのタービンホイールに燃焼ガスを供給するガスタービン燃焼器において、内部に燃焼室を形成する略円筒形状の燃焼器内筒と、前記燃焼室の上流側に設けられると共に、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する拡散燃料ノズルを有する拡散燃焼バーナと、内部で蒸発した燃料を空気と混合する予混合器、この予混合器内に設けた少なくとも１つの低負荷用予混合燃料ノズル、及びこの低負荷用予混合燃料ノズルよりも燃料噴射位置が前記予混合器内の下流側に位置する少なくとも１つの高負荷用予混合燃料ノズルを有する予蒸発予混合燃焼バーナと備える。
【００１１】
上記の低負荷用予混合燃料ノズルの燃料噴射位置は、高負荷用予混合燃料ノズルの燃料噴射位置よりも、燃焼室から離れた位置にあるため、低負荷用予混合燃料ノズルは、高負荷用予混合燃料ノズルよりも、噴射した燃料が蒸発し空気と混ざり合うための蒸発混合距離が長くなる。そのため、ガスタービンの負荷状態によって燃料の蒸発に要する蒸発時間が変動しても、これに応じて燃料を噴射する予混合ノズルを切換えることで、未蒸発燃料の燃焼室への供給、予混合器内での自発着火現象の発生を防止することができる。
【００１２】
即ち、低負荷運転時には、蒸発混合距離を長く確保できる上流側の（燃焼室からの距離が比較的遠い）低負荷用予混合燃料ノズルから燃料を噴射し、高負荷運転時には、蒸発混合距離が短くなる下流側の（燃焼室からの距離が比較的近い）高負荷用予混合燃料ノズルから燃料を噴射する。これにより、比較的低温低圧で長い蒸発時間を要し、自発着火遅れ時間が長くなる低負荷条件では、予混合器内での燃料の滞留時間を長く確保でき、燃料を十分に蒸発させて燃焼室に供給することができる。一方、比較的高温高圧で、蒸発時間、自発着火遅れ時間が共に短くなる高負荷条件では、自発着火遅れ時間内に燃料を燃焼室に供給することができ、予混合器内での自発着火現象の発生を防止することができる。従って、ガスタービンの全負荷帯に亘って十分に気化した混合ガスを燃焼室に供給できると共に、予混合器内での自発着火現象の発生を防止することができる。
【００１３】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記低負荷用予混合燃料ノズル及び前記高負荷用予混合燃料ノズルへの供給燃料をそれぞれ流通する低負荷用燃料ライン及び高負荷用燃料ラインの二手に分岐する予混合燃料ラインと、前記拡散燃料ノズルへの供給燃料を流通する拡散燃料ラインと、これら各燃料ラインに設けられ、前記ガスタービンの低負荷時には前記低負荷用予混合燃料ノズルに対し、前記ガスタービンの高負荷時には前記高負荷用予混合燃料ノズルに対して、前記ガスタービンの負荷に応じた供給量の燃料を供給する複数の制御弁とを更に備える。
【００１４】
（３）上記（２）において、また好ましくは、前記ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、前記低負荷用予混合燃料ノズル及び前記高負荷用予混合燃料ノズルの双方に対し、設定時間の間、設定流量の燃料を供給するよう前記複数の制御弁を制御するシーケンス回路を備える。
【００１５】
（４）上記（２）又は（３）において、更に好ましくは、前記低負荷用燃料ライン及び前記高負荷用燃料ラインに接続した気体供給ラインと、この気体供給ラインに設けられ、前記低負荷用予混合燃料ノズル又は前記高負荷用予混合燃料ノズルに供給されるパージ空気を遮断するパージ遮断弁とを更に備える。
【００１６】
（５）上記（２）乃至（４）のいずれか１つにおいて、また好ましくは、前記複数の制御弁の一つとして、前記低負荷用燃料ライン及び高負荷用燃料ラインの分岐部分に、前記ガスタービンの負荷に応じて駆動するアクチュエータを有する切換弁を設ける。
【００１７】
（６）上記（５）において、更に好ましくは、前記ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、前記制御弁のうちの前記拡散燃料ラインの燃料流量を制御する制御弁を、前記ガスタービンの負荷に応じて制御するシーケンス回路を備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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。
図１は、本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を用いたガスタービンプラントの要部を表す概略図である。但し、この図１において、ガスタービン燃焼器本体２００は、中心線で隔てられた片側部分のみを図示してある。このガスタービンプラントにおいては、圧縮機１００で圧縮された圧縮空気をガスタービン燃焼器本体２５０に供給し、このガスタービン燃焼器本体２５０にて、圧縮機１００からの圧縮空気と燃料とを燃焼反応させ、燃焼ガスをタービンホイール３００に供給するようになっている。タービンホール３００は、圧縮機１００と同軸に接続され、ガスタービン燃焼器本体２５０からの燃焼ガスにより、圧縮機１００と一体となって回転駆動する。このような構成により、仮にこのガスタービンプラントを発電を目的として用いる場合には、タービンホイール３００及び圧縮機１００に対して発電機ロータ（図示せず）を同軸に接続し、発電機ロータをも一体的に回転させ、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する等して用いられる。
【００１９】
本実施の形態のガスタービン燃焼器２００は、上記のガスタービン燃焼器本体２５０と、これに燃料を供給する燃料供給ライン（後述）と、この燃料供給ラインに接続する気体供給ライン（後述）とで構成されている。以下、ガスタービン燃焼器本体２５０の詳細構造を説明する。
【００２０】
ガスタービン燃焼器本体２５０のケーシング本体は、略円筒形状の燃焼器外筒１及び燃焼器内筒２と、燃焼器外筒１の上流側（図１中左側）を密閉するように設けたエンドカバー３とで構成された圧力容器となっている。燃焼器内筒２は、燃焼器外筒１に対して間隙を介して内側に配設されており、その間隙部分が圧縮機１００からの圧縮空気流路４となっている。また、燃焼器内筒２の内部空間は、燃料と圧縮空気とを燃焼反応させるための燃焼室５を形成している。
【００２１】
燃焼室５（燃焼器内筒２）の上流側には、そのほぼ軸心上に、燃焼室５内に直接燃料を噴射して燃焼させる燃焼安定性の良い拡散燃焼バーナ１０が設けられている。この拡散燃焼バーナ１０は、拡散燃焼用の燃料を噴射する拡散燃料ノズル１１と、この拡散燃料ノズル１１を覆うように設けた拡散燃料旋回器１２とで構成されている。この拡散燃料旋回器１２は、圧縮空気流路４を介して供給された圧縮空気を燃焼室５に供給する部分である。そして、拡散燃料ノズル１１から噴射した燃料が燃焼反応して生成される拡散火炎１３を保持するため、燃焼室５への供給の際、圧縮空気に旋回成分を与えるよう形成されている。なお、拡散燃料ノズル１１は、上流側（図１中左側）がエンドカバー３のほぼ中央部分に固定されており、噴射する燃料は、この上流側の入口１１ａから流入するようになっている。
【００２２】
拡散燃焼バーナ１０の外周には、上記拡散燃料旋回器１２を包囲するように予蒸発予混合燃焼バーナ２０が設けられている。この予蒸発予混合燃焼バーナ２０は、噴射された燃料が蒸発し燃焼前に空気と混ざり合うための空間を形成する予混合器２１と、この予混合器２１内に設けた高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３と、この低負荷用予混合燃料ノズル２３を覆うように設けた予混合燃料旋回器２４とで構成されている。
【００２３】
図２は図１に示す予蒸発予混合燃焼バーナ２０を拡大し詳細構造を表した図である。この図２に示すように、上記予混合器２１は、拡散燃料旋回器１２（図１参照）を間隙なく覆うように設けた円筒状の予混合器内筒２１ａと、この予混合器内筒２１ａの周囲を間隙を介して覆うように設けた予混合器外筒２１ｂとで構成されている。これら予混合器内筒２１ａ及び予混合器外筒２１ｂは、上記エンドカバー３との間に間隙を有するリング状のエンドプレート２５により、上流側（図２中左側）にて互いに固定されている。上記高負荷用予混合燃料ノズル２２又は低負荷用予混合燃料ノズル２３から噴射された燃料は、予混合器２１内で蒸発（気化）し空気と混合され可燃性の燃料ガスとなって、上記燃焼室５内に供給されるようになっている。
【００２４】
上記高負荷用予混合燃料ノズル２２は、渦巻噴射式の一流体ノズルで、特に図示していないが、上記エンドカバー３及びリング状のエンドプレート２５に対し、ほぼ一定の周方向間隔で複数固定されている。また、この高負荷用予混合燃料ノズル２２は、先端のノズルチップ２６と、本体をなすノズルボディ２７と、このノズルボディ２７に対し間隙を介して内装された略円筒状の内部ノズル２８とで構成されている。内部ノズル２８内には直線的な燃料流路２９が設けられており、内部ノズル２８の側壁には燃料孔３０が穿設されている。また、ノズルチップ２６内には旋回室３１が設けられており、ノズルチップ２６の側壁には、この旋回室３１に対して略接線方向から接続する複数の流入孔３２が設けられている。
【００２５】
このような構成により、高負荷用予混合燃料ノズル２２に供給された燃料は、燃料流路２９を通り、燃料孔３０を介して内部ノズル２９とノズルボディ２８との環状の間隙空間に流入する。そして、この内部ノズル２９から流出した燃料は、流入孔３２を介して旋回室３１内に流入し、ノズルチップ２６先端の軸中心部に穿設した噴射孔３３から旋回流となって予混合器２１内部に噴射されるようになっている。
【００２６】
なお、特に限定されるものではないが、高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置は、本実施の形態においては、予混合器２１内における燃料の噴射方向（図１中左右方向）のほぼ中央部に位置している。この高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置（噴射孔３３位置）と燃焼室５までの距離（予混合器２１の開口端までの距離）をＬ１とする。
【００２７】
上記低負荷用予混合燃料ノズル２３も、渦巻噴射式の一流体ノズルであるが、高負荷用予混合燃料ノズル２２と予混合燃料拡散器２４との間に介設され、高負荷用予混合燃料ノズル２２の周囲を覆うように設けられている。また、この低負荷用予混合燃料ノズル２３は、本体となる略円筒状のノズルボディ３５と、このノズルボディ３５の内側に間隙を介して設けられた略円筒状の内部ノズル３６とで構成されている。この間隙は、噴射する燃料の環状流路３７を形成する。また、内部ノズル３６は、高負荷用予混合燃料ノズル２２のノズルボディ２７に嵌合しており、その先端近傍位置には、ノズルボディ２７との間隙空間に対し接線方向から接続する接続する複数の流入孔３８が穿設されている。この流入孔３８が接続する空間は、環状の旋回室３９をなし、この旋回室３９の先端部には、燃料の噴射孔４０を絞る絞り４１が設けられている。
【００２８】
このような構成により、低負荷用予混合燃料ノズル２３に供給された燃料は、環状流路３７を通り、流入孔３８を介して旋回室３９内に流入し、絞り４１により絞られて流速を速めつつ噴射孔４０から旋回流となって予混合器２１内部に噴射されるようになっている。
【００２９】
なお、低負荷用予混合燃料ノズル２３の燃料噴射位置は、高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置よりも上流側（図１中左側）に位置しており、高負荷用予混合燃料ノズル２２と比較して、噴射した燃料の蒸発混合距離が長く確保されるようになっている。この低負荷用予混合燃料ノズル２３の燃料噴射位置（噴射孔４０位置）と燃焼室５までの距離（予混合器２１の開口端までの距離）をＬ２（＜Ｌ１）とする。
【００３０】
また、上記拡散燃料旋回器２４は、圧縮空気流路４を介して供給された圧縮空気を予混合器２１内に供給する部分であり、高負荷用予混合燃料ノズル２２又は低負荷用予混合燃料ノズル２３から噴射され蒸発した燃料と混ざり合う空気に旋回成分を与えるように形成されている。これにより、蒸発した燃料が圧縮空気と共に均一に混合され、可燃性の燃料ガスとして燃焼室５に供給され、そこで燃焼反応を起こして予蒸発予混合火炎４２（図１参照）として保持されるようになっている。また、上記高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料供給は、それぞれの上流側端部に接続する上記エンドカバー３に設けた入口４３，４４（図１参照）を介して流入するようになっている。
【００３１】
以上のような構成のガスタービン燃焼器本体２５０には、その高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３に対し、液体燃料を供給する燃料供給ラインと、気体を供給する気体供給ラインとが接続している。以下、図１に戻って、これら燃料供給ライン及び気体供給ラインの概略を説明する。
【００３２】
燃料供給ラインは、昇圧ポンプ５０からの吐出ライン５１と、この吐出ライン５１から二手に分かれた拡散燃料ライン５２及び予混合燃料ライン５３と、この予混合燃料ライン５３から二手に分かれた高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５とで構成されている。拡散燃料ライン５２は、拡散燃料ノズル１１の入口１１ａに接続し、高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５は、それぞれ高負荷用予混合燃料ノズル２２の入口４３及び低負荷用予混合燃料ノズル２３の入口４４に接続している。
【００３３】
拡散燃料ライン５２及び予混合燃料ライン５３には、それぞれ燃料を流通したり遮断したりする遮断弁５６，５７が設けられている。また、拡散燃料ライン５２における遮断弁５６より下流側位置には、流通する燃料を遮断したり圧力（又は流量）を調節したりする圧力調整弁（又は流量調整弁）５８が設けられている。同様に、遮断弁５７よりも下流側の高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５にも、流通する燃料を遮断したり圧力（又は流量）を調節したりする圧力調整弁（又は流量調整弁）５９，６０が設けられている。
【００３４】
このような燃料供給ラインにあって、まず、燃料タンク６１に貯留された燃料は、昇圧ポンプ５０により設定圧力に昇圧される。そして、遮断弁５６，５７や圧力調整弁５８〜６０を適宜操作することにより、拡散燃料ライン５２、高負荷用燃料ライン５４、低負荷用燃料ライン５５を介し、それぞれ拡散燃料ノズル１１、高負荷用予混合ノズル２２、低負荷用予混合ノズル２３に所定の圧力（又は流量）で供給されるようになっている。また、繁雑防止のため特に図示しないが、本実施の形態のガスタービン燃焼器には、ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、低負荷用予混合燃料ノズル２３及び高負荷用予混合燃料ノズル２２の双方に対し、設定時間の間、設定流量の燃料を供給するよう圧力調整弁５９，６０を制御するシーケンス回路が備えられている。
【００３５】
なお、拡散燃料ライン５２の遮断弁５６より下流側位置には、逆パージ遮断弁６２を有する逆パージライン６３が接続している。同様に、予混合燃料ライン５３の遮断弁５７より下流側位置には、逆パージ遮断弁６４を有する逆パージライン６５が接続している。
【００３６】
一方、前述の気体供給ラインは、圧縮機１００からガスタービン燃焼器本体２５０への圧縮空気供給ライン７０から分岐した抽気ライン７１と、この抽気ライン７１から二手に分かれた高負荷用抽気ライン７２及び低負荷用抽気ライン７３とで構成されている。これら高負荷用抽気ライン７２及び低負荷用抽気ライン７３は、それぞれ高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５における圧力調整弁５９，６０よりも下流側位置に接続している。また、抽気ライン７１には、流通する空気を冷却するクーラ７４と、このクーラ７４の下流側に設けたパージ遮断弁７５とが設けられている。また、上記高負荷用抽気ライン７２及び低負荷用抽気ライン７３には、それぞれ空気の逆流を防止する逆止弁７６，７７が設けられている。
【００３７】
以上の構成の本実施の形態のガスタービン燃焼器２００の動作を、図１及び図２に加えて図３を参照しつつ説明する。
ガスタービンプラントにおいて、起動前においては、遮断弁５６，５７は共に閉状態としておく。そして、時刻０〜Ａにかけては、ガスタービンを起動して昇速する状態にあり、この間は拡散燃焼のみで運転する。従って、遮断弁５６を開け、昇圧ポンプ５０から吐出された燃料を拡散燃料ノズル１１に供給して拡散燃焼火炎１３を着火させ、圧力調整弁５８により、徐々にその供給燃料の圧力（又は流量）を大きくしていく。時刻Ａの時点でガスタービンの回転数が所定値に到達し、以降、この回転数を維持するよう、適宜拡散燃焼及び予蒸発予混合希薄燃焼の割合を調整しながら運転状態を変えていく。
【００３８】
時刻Ｂにおいて、拡散燃焼単独での運転により、ガスタービンに負荷がかかり始めると、予蒸発予混合希薄燃焼を併用した運転にシフトする。時刻Ｂ〜Ｃにかけては、低負荷用の予蒸発予混合希薄燃焼の運転を開始してその燃料供給量を上げていくと共に、ガスタービンの回転数を維持するよう、拡散燃焼による燃焼の割合を下げていく。即ち、この間は、圧力調整弁５８により拡散燃料ノズル１１への燃料の圧力（又は流量）を調節して徐々に下げ、同時に、遮断弁５７を開けて予蒸発予混合燃焼火炎４２を着火させ、圧力調整弁６０を操作しつつ、徐々にその圧力（又は流量）が増大するよう、低負荷用予混合燃料ノズル２３に燃料を供給していく。このとき、圧力調整弁５９を閉じて高負荷用予混合燃料ノズル２２への燃料の供給を遮断し、パージ遮断弁７５を開けクーラ７４で冷却された圧縮機１００からの抽気を逆止弁７６介して高負荷用予混合燃料ノズル２２へ供給する。
【００３９】
時刻Ｃ以降、拡散燃焼と高負荷用予混合燃焼との併用運転によりガスタービン負荷が安定すると、時刻Ｅにて、予蒸発予混合希薄燃焼を低負荷用予混合燃料ノズル２３を用いた運転から高負荷用予混合燃料ノズル２２を用いた運転にシフトする。この切換時刻Ｅ前後の時刻Ｄ〜Ｆにかけては、拡散燃焼に用いる燃料を更に減少させ、予蒸発予混合希薄燃焼に用いる燃料の供給量を増加させる。
【００４０】
このとき、低負荷運転と高負荷運転の切換時には、負荷変動が発生しないよう、圧力調整弁５９，６０の開閉動作を、燃焼器の燃焼ガス温度や燃焼器内圧力、トータルの燃料流量等の制御量から制御する必要がある。この制御は、事前に検討された手順を基に、時刻Ｄ〜Ｅにかけ、前述の図示しないシーケンス回路により行われる。
【００４１】
その時刻Ｄ〜Ｅにかけては、低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料の供給量を一定の割合で増加させ、この間における時刻Ｅまでの僅かな間に、圧力調整弁５９を開き一気に高負荷用予混合燃料ノズル２２への燃料を増加させる。これにより、圧力調整弁５９が開かれてから高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射が始まるまでの間、低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料供給を続け、予混合器２１内に供給される燃料が低下しないようにする。そして、これと同時に低負荷用予混合燃料ノズル２３からの燃料の噴射量を増加させることにより、ガスタービンの負荷を上げていき、高負荷用予混合燃料ノズル２２を用いた運転へのシフトを円滑に行う。
【００４２】
時刻Ｅにおいて、高負荷用予混合燃料ノズル２２を用いた運転へのシフトが行われると、更に時刻Ｆにかけて高負荷用予混合燃料ノズル２２への燃料の供給を増加させ、ガスタービンの負荷を上げていく。また同時に、時刻Ｅからの僅かな間に、圧力調整弁６０を操作して低負荷用予混合ノズル２３への燃料供給量を急減させ遮断する。このとき、燃料の流通が切換わったことにより、低負荷用予混合燃料ノズル２３の内部圧力が低下し、逆に高負荷用予混合燃料ノズル２２の内部圧力が上昇するため、高負荷用予混合燃料ノズル２２に流れていたパージ空気は低負荷用予混合燃料ノズル２３側に流通する。これにより、低負荷用予混合燃料ノズル２３や低負荷用燃料ライン５５に残留している燃料がパージされる。そして、この低負荷用の予混合燃焼運転から高負荷用の予混合燃焼運転へシフトしつつ、ガスタービンの負荷を上昇させる間（時刻Ｄ〜Ｆ）、拡散燃焼による燃焼割合を減少させるべく、圧力調整弁５８を絞って拡散燃料ノズル１１への燃料供給量を一定の割合で低下させていく。
【００４３】
時刻Ｆ以降は、高負荷用予混合燃料ノズル２２による予蒸発予混合希薄燃焼と、拡散燃焼との組み合わせによる運転が安定し、設定のガスタービン負荷が維持されると共に、ＮＯｘ発生量の少ない良好な運転状態となる。
【００４４】
ガスタービンの運転を停止する際には、時刻Ｇ〜Ｋにおいて、それぞれ時刻Ｆ，Ｅ，Ｄ，Ｃ，Ｂと逆の操作を行う。但し、時刻Ｋにおいては、パージ遮断弁７５を閉じず、予蒸発予混合希薄燃焼を停止させ予蒸発予混合火炎４２を喪失させてから暫くの間、高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３に対してパージ空気を供給する。これにより、これら高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３、並びに高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５に残留した燃料をパージした上でパージ遮断弁７５を閉じる。そして、時刻Ｌにて拡散燃焼を停止させ拡散火炎１３を喪失させた後、パージ遮断弁７５を閉じると共に、逆パージ遮断弁を一時的に開状態とし、予混合器２１内の圧力により、拡散燃料ノズル１１及び拡散燃料ライン５２に残留する燃料を、逆パージライン６３から逆パージする。
【００４５】
以下に本実施の形態における作用効果を順次説明する。
（１）未蒸発燃料の燃焼及び予混合器内での自発着火現象発生の防止
ここで、予蒸発予混合揮発燃焼方式と拡散燃焼方式とを組み合わせて運用されるガスタービン燃焼器本体の一般的な概略構成を、本実施の形態のガスタービン燃焼器本体２５０との一比較例として図４を用いて説明する。但し、この図４において、図１と同様の部分又は同様と見なせる部分には同符号を付し説明を省略する。
【００４６】
図４に示す一般的なガスタービン燃焼器本体においては、予蒸発予混合燃焼バーナ２０’は、複数の予混合燃料ノズル２２’を備えている。但し、図４においては、図１同様、全体に略円筒形状のガスタービン燃焼器の断面を中心線で隔てられた片側部分のみを図示し、予混合燃料ノズル２２’を１つのみを図示する形となっている。この予混合燃料ノズル２２’は、上記高負荷用予混合燃料ノズル２２とほぼ同様の構成であり、入口４３’から供給された燃料を予混合器２１内に旋回流の状態で噴射するようになっている。この予混合燃料ノズル２２’の燃料噴射位置から予混合器２１の下流側端部までの距離をＬ３とする。この距離Ｌ３は、通常、各予混合ノズル２２’に関して同様の値に設定されており、一般的に、上記距離Ｌ１，Ｌ２の間の値（Ｌ１＜Ｌ３＜Ｌ２）となる。
【００４７】
即ち、本比較例においては、ガスタービンの負荷変動に関わらず各予混合燃料ノズル２２’の燃料噴射位置と燃焼室５との距離が常に一定の距離Ｌ３となる。そのため、ガスタービンの負荷が変動し、燃焼器内部の空気温度や圧力が変化しても、燃料の噴射位置と燃焼室との距離が変わらず、比較的低温低圧の低負荷時には燃料が気化しないままに燃焼室５に供給され、十分なＮＯｘ低減効果が得られない可能性がある。一方、比較的高温高圧の高負荷時には予混合器２１内で自発着火現象が発生してしまい、予混合燃料ノズル２２’や予混合器２１等を溶損する恐れがある。
【００４８】
それに対し、本実施の形態においては、上記の低負荷用予混合燃料ノズル２３の燃料噴射位置が、高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置よりも、燃焼室５から離れた位置にある。特に、図４と比較すると、上記の低負荷用予混合燃料ノズル２３の燃料噴射位置から予混合器２１の下流側端部までの距離Ｌ２は、一般的な距離Ｌ３よりも長く、また高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置から予混合器２１の下流側端部までの距離Ｌ１は、距離Ｌ３よりも短くなっている。
【００４９】
そして、このような構成を用い、先の図３に示したように、低負荷運転時（時刻Ｂ〜Ｅ）には、蒸発混合距離を長く確保できる上流側の（燃焼室からの距離が比較的遠い）低負荷用予混合燃料ノズル２３から燃料を噴射し、高負荷運転時（時刻Ｅ〜Ｇ）には、蒸発混合距離が短くなる下流側の（燃焼室からの距離が比較的近い）高負荷用予混合燃料ノズル２２から燃料を噴射する。
【００５０】
これにより、比較的低温低圧で比較的長い蒸発時間を要し、自発着火遅れ時間が長くなる低負荷条件では、予混合器２１内での燃料の滞留時間を長く確保でき、図４の比較例と比べても、燃料を十分に蒸発させて燃焼室５に供給することができる。一方、比較的高温高圧で、蒸発時間、自発着火遅れ時間が共に短くなる高負荷条件では、予混合器２１内での燃料の滞留時間を通常よりも短くすることができ、自発着火遅れ時間内に予混合ガスを燃焼室５へ供給することが可能となるので、予混合器２１内での自発着火現象の発生を防止することができる。
【００５１】
従って、ガスタービンの全負荷帯に亘って十分に気化した混合ガスを燃焼室５に供給できると共に、予混合器内での自発着火現象の発生を防止することができる。その結果、ＮＯｘ低減の効果を十分に発揮でき、かつ予混合器２１や高負荷用予混合ノズル２２及び低負荷用予混合ノズル２３の溶損を防止することができる。
【００５２】
（２）ガスタービン負荷変動の抑制
予蒸発予混合揮発燃焼に関し、上記低負荷用予混合燃料ノズル２３から高負荷用予混合燃料ノズル２２へ、燃料供給を切換える際（即ち時刻Ｅにおいて）、低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料供給の遮断と、高負荷用燃料ノズル２２への燃料供給の開始とを、仮にほぼ同時に行った場合、圧力調整弁５９を開けてから高負荷用燃料ノズル２２の燃料噴射までに多少の時間がかかるため、予混合燃料の噴射量が低下してしまう可能性がある。
【００５３】
そこで、本実施の形態においては、シーケンス回路を用い、切換時刻Ｅを境として、時刻Ｅより僅かに前の時点で高負荷用予混合ノズル２２への燃料供給を開始する。この切換時刻Ｅまでの設定時間の間は、前述のように、低負荷用予混合燃料ノズル２３及び高負荷用予混合燃料ノズル２２の双方への燃料供給が行われる。これにより、低負荷用の予混合燃焼運転から高負荷用の予混合燃焼運転への切り換え時に、予混合室２１内への予混合燃料の噴射量が損なわれることがなくなり、かつ円滑に運転切換が行われる。これにより、ガスタービン負荷の変動を抑制することができる。
【００５４】
（３）燃料供給ラインの閉塞防止
本実施の形態においては、ガスタービンの負荷運転時において、パージ遮断弁７５を開状態とし、気体供給ラインからのパージ空気を高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５に圧送する。そのため、高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合ノズル２３のうち、燃料供給が遮断された方には、その内部圧力の低下に伴いパージ空気が流入し、燃料供給停止後に残留する燃料がパージされる。また、拡散燃料ノズル１１においても、燃料供給停止後、一時的に逆パージ遮断弁６２が開状態となることで、燃焼器の内圧により拡散燃料ノズル１１から圧縮空気が逆流し、逆パージライン６３を介し逆パージされる。これにより、各ノズル内部での燃料の滞留を防止し、コーキング等によるノズル噴孔の閉塞を防止することができ、より信頼性の高い燃料ノズルを提供することができる。
【００５５】
なお、以上の本実施の形態において、上記効果（３）を得るために、各ノズルやその燃料供給ラインに接続する気体供給ラインと、各ノズルに気体を流通させるパージ遮断弁７５および逆パージ遮断弁６２を設けたが、本実施の形態の本質的効果（１）を得る限りにおいては、これらは必ずしも必要ない。同様に、上記効果（２）を得るために、低負荷運転から高負荷運転に切換わる際に、高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３の双方に対し、設定時間の間だけ燃料供給を行う構成としたが、これも上記効果（１）を得る限りにおいては、必ずしも必要ない。例えば低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料供給の遮断と、高負荷用予混合燃料ノズル２２への燃料供給開始をほぼ同時に行う構成としても良い。この場合、予混合燃料の低下に伴うガスタービン負荷の変動を抑制するためには、拡散燃料の噴射量を一時的に増加させるようにシーケンス回路を設定すれば足りる。
【００５６】
また、以上の本実施の形態のガスタービン燃焼器において、遮断弁５６，５７及び圧力調整弁５８〜６０が、特許請求の範囲に記載の、各燃料ラインに設けられ、ガスタービンの低負荷時には低負荷用予混合燃料ノズルに対し、ガスタービンの高負荷時には高負荷用予混合燃料ノズルに対し、ガスタービンの負荷に応じた供給量の燃料を流通させる複数の制御弁を構成する。
【００５７】
次に、本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態を図５及び図６を用いて説明する。
図５は本実施の形態のガスタービン燃焼器２００Ａに用いるガスタービン燃焼器本体２５０Ａの径方向断面図、図６は本実施の形態のガスタービン燃焼器２００Ａの全体構成を表す概略図で、先の図１と対応した図である。但し、これら図５及び図６において、先の各図と同様の部分、又は同様と見なすことのできる部分には同符号を付し説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態に用いる予蒸発予混合燃焼バーナ２０Ａにおいては、図５に示すように、高負荷用予混合燃料ノズル２２Ａと、低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａとを、リング状のエンドプレート２５に対し、ほぼ一定の周方向間隔で交互に配設してある。これら高負荷用予混合燃料ノズル２２Ａ及び低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａは、共に前述の高負荷用予混合燃料ノズル２２とほぼ同様の構成であり、それぞれ、周囲を予混合燃料旋回器２４により囲われるように配設してある。また、前述した高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３と同様、それぞれの燃料噴射位置から燃焼室５までの距離はＬ１，Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）と設定してある。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００５９】
本実施の形態においても、先の図３で説明したように、低負荷運転時には、低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａから燃料を噴射することにより、蒸発混合距離を長く確保できる。これにより、比較的低温低圧で長い蒸発時間を要し、自発着火遅れ時間が長くなる低負荷条件では、予混合器２１内での燃料の滞留時間を長く確保でき、燃料を十分に蒸発させて燃焼室５に供給することができる。一方、高負荷運転時には、高負荷用予混合燃料ノズル２２から燃料を噴射することにより、蒸発混合距離が短くすることができるので、比較的高温高圧で、蒸発時間、自発着火遅れ時間が共に短くなる高負荷条件では、予混合器２１内での燃料の滞留時間を通常よりも短くすることができる。そのため、自発着火遅れ時間内に予混合ガスを燃焼室５へ供給することが可能となるので、予混合器２１内での自発着火現象の発生を防止することができる。従って、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６０】
また、前述の第１の実施の形態では、高負荷用予混合燃料ノズル２２を覆うように、低負荷用予混合燃料ノズル２３を同心軸状に設置したため、低負荷用予混合燃料ノズル２３から燃料を噴射した場合、その燃料が高負荷用予混合燃料ノズル２２に付着、コーキングし、噴射孔３３（図２参照）に閉塞が生じる可能性もないとは言えない。それに対し、本実施の形態では、低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａと高負荷用予混合燃料ノズル２２Ａとが離間して設置されているため、互いの噴射した燃料が付着するようなことも起こり難い。この観点において、本実施の形態のガスタービン燃焼器本体２５０Ａは、第１の実施の形態のガスタービン燃焼器本体２５０と比較して信頼性が向上する。
【００６１】
本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態を図７を用いて説明する。
図７は、本実施の形態のガスタービン燃焼器２００Ｂの全体構成を表す概略図で、先の図６に対応する図である。但し、この図７において、先の各図と同様の部分、又は同様と見なすことのできる部分には同符号を付し説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態で用いるガスタービン燃焼器２００Ｂは、そのガスタービン燃焼器本体２５０Ｂの予蒸発予混合燃焼バーナの構成が異なる点を除き、第２の実施の形態のガスタービン燃焼器２００Ａとほぼ同じ構成である。予蒸発予混合燃焼バーナ２０Ｂは、その予混合器２１のエンドプレート２５に対し、上記の低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａをほぼ一定の周方向間隔（例えば第１の実施の形態の高負荷用予混合燃料ノズル２２とほぼ同様の周方向間隔）で複数設けてある。また、その燃料噴射位置から燃焼室５までの距離は同様にＬ２である。
【００６３】
また、本実施の形態で用いる高負荷用予混合燃料ノズル２２Ｂは、エンドカバー３を介して圧縮空気流路４中に延在しており、その内側に曲成された先端部が、予混合器外筒２１ｂを貫通して予混合器２１内に臨んでいる。この高負荷用予混合燃料ノズル２２Ｂは、上記した形状や配設状態を除いて、内部構造等は、前述の高負荷用予混合ノズル２２と同様である。そして、この高負荷用予混合燃料ノズル２２の燃料噴射位置と、燃焼室５との距離は、先の各実施の形態と同様、低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａのそれよりも短い距離Ｌ１（＜Ｌ２）に設定してある。
【００６４】
本実施の形態においては、上記のような高負荷用予混合燃料ノズル２２Ｂが周方向に複数設けられている。この周方向間隔に関しては、特に限定されるものではないが、例えば、各低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａに対応して同数設ける構成とすれば良い。また、その配置にも特に限定はないが、例えば、各低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａの径方向位置に対応する位置であっても、その中間位置に各々設けた状態としても良い。本実施の形態のその他の構成は、先の各実施の形態と同様である。
【００６５】
本実施の形態においても、低負荷運転時には低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａから、高負荷運転時には高負荷用予混合燃料ノズル２２Ｂから、燃料を切換噴射することにより、第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａと高負荷用予混合燃料ノズル２２Ａとを周方向に交互に設置した先の第２の実施の形態に比べ、本実施の形態では、高負荷用予混合燃料ノズル２２Ｂ及び低負荷用予混合燃料ノズル２３Ａの設置数を増加させられる。これにより、予混合器２１内における噴射された予混合燃料の分布が第２の実施の形態と比較して均一になり、燃焼不安定や局所的な高温領域の発生を効果的に抑制することができる。なお、この限りにおいては、第１の実施の形態においても同様の効果を得ることができる。
【００６７】
本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を図８を用いて説明する。
図８は、本発明のガスタービン燃焼器２００Ｃを用いたガスタービンプラントの要部を表す概略図で、先の図１に対応する図である。但し、この図８において、先の各図と同様の部分、又は同様と見なすことのできる部分には同符号を付し説明を省略する。
【００６８】
本実施の形態のガスタービン燃焼器２００Ｃは、予混合燃料の供給ラインに設けた制御弁の構成が異なる点を除き、第１の実施の形態とほぼ同様の構成である。即ち、第１の実施の形態においては、高負荷用予混合燃料ノズル２２及び低負荷用予混合燃料ノズル２３への燃料の供給切換や圧力（又は流量）の調整は、高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５にそれぞれ設けた圧力調整弁５９，６０の開閉状態により制御する構成であった。それに対し、本実施の形態においては、高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５に分岐する前の予混合燃料ライン５３に設けた圧力調整弁９０により予め燃料の圧力（又は流量）を調節するようになっている。そして、供給切換えは、高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５の分岐点に設けられ、燃料供給の切換を行うためのアクチュエータを備えた切換弁９１により行うようになっている。
【００６９】
この切換弁９１のアクチュエータには、圧縮機１００の抽気ライン７１から分岐した新たな抽気ライン９２が接続しており、この抽気ライン９２からの圧縮空気の圧力に応じてアクチュエータが駆動するようになっている。即ち、圧縮機１００の吐出空気圧力は、ガスタービンの低負荷時には低く、高負荷時には高くなるといったように、ガスタービンの負荷状態に応じて変化するため、これを利用して、低負荷時には低負荷用予混合燃料ノズル２３に対し、高負荷時は高負荷用予混合燃料ノズル２２に対して燃料が供給されるよう、アクチュエータが切換駆動されるようになっている。
【００７０】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができると共に、低負荷運転と高負荷運転の切換時における予混合燃料の供給切換を自動的に行うことができる。またこれにより、第１の実施の形態においては、低負荷運転と高負荷運転の切換時には、２つの圧力制御弁５９，６０の制御が必要となるが、本実施の形態においては、１つの圧力制御弁９０の制御で足りるため、それだけ第１の実施の形態と比較してシーケンス回路を簡略化することができる。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、高負荷用燃料ライン５４及び低負荷用燃料ライン５５のそれぞれの燃料の圧力や流量を調節することはできないため、図３に示した時刻Ｄ〜Ｆの間の燃料調節は困難である。そのため、低負荷運転と高負荷運転の切換時には、予混合燃料の噴射量が低下する可能性があるが、ガスタービンの低負荷運転及び高負荷運転の切換え時に、拡散燃料ライン５２に設けた圧力調整弁５８を、ガスタービンの負荷に応じて制御するようシーケンス回路を設定することにより対応可能である。即ち、例えば図３の時刻Ｄ〜Ｆにおいて、拡散燃料の噴射量を一時的に増加させ、拡散燃焼量を増加させることにより、ガスタービン負荷や回転数の変動を抑制することが可能となる。
【００７２】
なお、本実施の形態においては、例として第１の実施の形態と同様のガスタービン燃焼器本体２５０を用いたが、勿論、第２及び第３の実施の形態で用いたガスタービン燃焼器本体２５０Ａ，２５０Ｂに代えても構わない。
【００７３】
また、以上においては、各燃料ノズルを一流体ノズルとして説明したが、これに限られず、例えば空気微粒化方式の二流体ノズルとしても良い。また、各燃料ノズルへのパージ空気には、圧縮機１００からの抽気を利用する例を説明したが、これにも限られず、例えば専用の圧縮機を別途設ける構成としても良いし、空気以外の気体（例えば不燃性ガス等）を何らかの装置により供給する構成としても構わない。また、低負荷用予混合燃料ノズル及び高負荷用予混合燃料ノズルの２種類の予混合燃料ノズルを備える構成としたが、更に多種類の予混合燃料ノズルを備える構成としても良い。即ち、例えば高負荷又は低負荷用の予混合燃料ノズルを、それぞれ燃料噴射位置から燃焼室までの距離を更に異ならしめ、ガスタービン負荷に応じて予混合燃料の（軸方向の）噴射位置を、更に細かく切換えていく構成としても良い。これらの場合も同様の効果を得ることができる。
【００７４】
更に各実施の形態において、複数の高負荷用予混合燃料ノズル及び低負荷用予混合燃料ノズルを設ける構成としたが、それらの形状によっては、必ずしも複数である必要はない。例えば、拡散燃焼バーナ１０の周囲を覆うように予蒸発予混合燃焼バーナ２０を設けたように、予混合器２１の形状と対応し、拡散燃焼バーナ１０を取り巻くよう、環状の高負荷用予混合燃料ノズルを１つ設ける構成としても、本発明の本質的効果を損なうことはない。勿論、例えばその環状の高負荷用予混合燃料ノズルを覆うように、同じく環状の低負荷用予混合燃料ノズルを１つ設けるような形としても、本発明は適用可能である。これらの場合も同様の効果を得ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、低負荷運転時には蒸発混合距離を長く確保できる上流側の低負荷用予混合燃料ノズルから、高負荷運転時には蒸発混合距離が短くなる下流側の高負荷用予混合燃料ノズルから予混合燃料を噴射することにより、ガスタービンの全負荷帯に亘って十分に気化した混合ガスを燃焼室に供給できると共に、予混合器内での自発着火現象の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態を用いたガスタービンプラントの要部を表す概略図である。
【図２】図１に示す予蒸発予混合燃焼バーナの詳細構造を表す拡大図である。
【図３】本発明のガスタービン燃焼器の第１の実施の形態の運転状態を時系列的に表すタイムチャートである。
【図４】一比較例として、予蒸発予混合揮発燃焼方式と拡散燃焼方式とを組み合わせて運用されるガスタービン燃焼器本体の一般的な概略構成を表す断面図である。
【図５】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態に用いるガスタービン燃焼器本体の内部構造を表す径方向断面図である。
【図６】本発明のガスタービン燃焼器の第２の実施の形態の全体構成を表す概略図である。
【図７】本発明のガスタービン燃焼器の第３の実施の形態の全体構成を表す概略図である。
【図８】本発明のガスタービン燃焼器の第４の実施の形態を用いたガスタービンプラントの要部を表す概略図である。
【符号の説明】
２　　　　　　燃焼器内筒
１０　　　　　拡散燃焼バーナ
１１　　　　　拡散燃料ノズル
２０　　　　　予蒸発予混合燃焼バーナ
２０Ａ，Ｂ　　予蒸発予混合燃焼バーナ
２１　　　　　予混合器
２２　　　　　高負荷用予混合燃料ノズル
２２Ａ，Ｂ　　高負荷用予混合燃料ノズル
２３　　　　　低負荷用予混合燃料ノズル
２３Ａ　　　　低負荷用予混合燃料ノズル
５２　　　　　拡散燃料ライン
５３　　　　　予混合燃料ライン
５４　　　　　高負荷用燃料ライン
５５　　　　　低負荷用燃料ライン
５６，５７　　遮断弁（制御弁）
５８〜６０　　圧力調整弁（制御弁）
７１　　　　　抽気ライン（気体供給ライン）
７２　　　　　高負荷用抽気ライン（気体供給ライン）
７３　　　　　低負荷用抽気ライン（気体供給ライン）
７５　　　　　パージ遮断弁
９０　　　　　圧力調整弁（制御弁）
９１　　　　　切換弁（制御弁）
２００　　　　ガスタービン燃焼器
２００Ａ〜Ｃ　ガスタービン燃焼器
３００　　　　タービンホイール
【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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