(57)【要約】【課題】燃焼時のフラッシュバック現象を防止することができ、また、低負荷燃焼時から高負荷燃焼まで全ての運転領域にわたって、安定した燃焼を供給することができるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法を提供すること【解決手段】本発明によるガスタービン用燃料ノズル３０は、空気流に沿って配置される燃料供給管３１と、燃料供給管３１の周囲に配置され、空気流に旋回力を与えるスワラ３２とを備える。燃料供給管３１は、空気流中に燃料４１、５１を供給する。また、燃料供給管３１は、空気流の一部を燃料供給管３１内部に取り込む空気導入部６０と、燃料供給管３１の下流側先端部に形成された空気放出孔６２と、空気導入部６０と空気放出孔６２を繋ぐ空気管６３とを備える。この空気導入部６０から燃料供給管３１内部に取り込まれた空気は、空気管６３を通して空気放出孔６２から放出される。放出された空気７４、７５は、燃料供給管３１下流領域における渦よどみの形成を防止する。【選択図】      図４Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気流に沿って配置され、前記空気流中に燃料を供給する燃料供給管と、
前記燃料供給管の周囲に配置され、前記空気流に旋回力を与えるスワラと
を具備し、
前記燃料供給管は、
前記空気流の一部を前記燃料供給管内部に取り込む空気導入部と、
前記燃料供給管の下流側先端部に形成された空気放出孔と、
前記空気導入部と前記空気放出孔を繋ぐ空気管と
を具備し、
前記空気導入部から前記燃料供給管内部に取り込まれた空気は、前記空気管を通して前記空気放出孔から放出される
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項２】
請求項１において、
前記燃料供給管は、
前記空気流中に液体燃料を供給する液体燃料供給部と、
前記空気流中にガス燃料を供給するガス燃料供給部と
を更に具備し、
前記液体燃料供給部は、前記空気流に関して前記スワラの下流に形成され、
前記ガス燃料供給部は、前記スワラの上流に形成された
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項３】
請求項２において、
前記空気導入部は、前記ガス燃料供給部の上流に形成された
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項４】
請求項２において、
前記空気導入部は、前記ガス燃料供給部の下流、且つ、前記スワラの上流に形成された
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項５】
請求項２において、
前記空気導入部は、ガスタービン燃焼器が収納される車室内の空気を導入するように、前記燃料供給管の上流側端部に形成された
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項６】
請求項１乃至５において、
前記スワラと前記燃料供給管の間に隙間ができるように、前記スワラは、前記燃料供給管から距離をもって配置され、
前記空気流は、前記スワラにより旋回力を与えられた旋回空気流と、前記隙間を通り抜けるスイープ空気流とに分かれる
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項７】
空気流に沿って配置され、前記空気流中に燃料を供給する燃料供給管と、
前記燃料供給管の周囲に配置され、前記空気流に旋回力を与えるスワラと
を具備し、
前記スワラと前記燃料供給管の間に隙間ができるように、前記スワラは、前記燃料供給管から距離をもって配置され、
前記空気流は、前記スワラにより旋回力を与えられた旋回空気流と、前記隙間を通り抜けるスイープ空気流とに分かれる
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項８】
請求項６又は７において、
前記燃料供給管の周囲に、前記燃料供給管とほぼ同心に配置されたスワラハブを更に具備し、
前記スワラは、前記スワラハブの外周に固定され、
前記スイープ空気流は、前記燃料供給管と前記スワラハブとの間の領域を流れる
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項９】
請求項８において、
前記燃料供給管は、
前記空気流中に液体燃料を供給する液体燃料供給部と、
前記空気流中にガス燃料を供給するガス燃料供給部と
を更に具備し、
前記液体燃料供給部は、前記空気流に関して前記スワラの下流に形成され、
前記ガス燃料供給部は、前記スワラの上流に形成され、
前記スワラハブの上流側端は、前記ガス燃料供給部の上流に位置する
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項１０】
請求項９において、
前記スワラハブの下流側端は、前記液体燃料供給部の上流に位置する
ガスタービン用燃料ノズル。
【請求項１１】
筐体と、
前記筐体の中心軸上に配置されたパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの周囲に配置された請求項１乃至１０に記載された燃料ノズルと、
前記パイロットノズル及び前記燃料ノズルの下流に位置する燃焼室と
を具備する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１２】
空気流に沿って配置された燃料ノズルと、
前記燃料ノズルに接続された燃料供給部と
を具備し、
前記燃料ノズルは、複数の種類の燃料を前記空気流中にそれぞれ供給する複数の燃料供給ラインを具備し、
前記複数の燃料供給ラインの各々は、前記燃料供給部に接続され、
前記燃料供給部は、
前記複数の燃料供給ラインのそれぞれに供給する燃料の量を制御する制御部と、
前記複数の燃料供給ラインのそれぞれに供給する燃料の種類を切り換える切換部と
を具備する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記燃料ノズルは、
空気流に沿って配置されたパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの周囲に配置されたメインノズルと
を具備し、
前記パイロットノズルは、
少なくともガス燃料を供給することができる第一パイロット燃料供給ラインと、
少なくとも液体燃料を供給することができる第二パイロット燃料供給ラインと、
少なくとも水を供給することができるパイロット水供給ラインと
を前記複数の燃料供給ラインとして具備し、
前記メインノズルは、
少なくともガス燃料を供給することができる第一メイン燃料供給ラインと、
少なくとも液体燃料を供給することができる第二メイン燃料供給ラインと
を前記複数の燃料供給ラインとして具備し、
前記切換部は、前記ガス燃料、前記液体燃料及び前記水のいずれかを、前記複数の燃料供給ラインのそれぞれに供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記切換部は、前記第一メイン燃料供給ラインだけでなく前記第二メイン燃料供給ラインにも、前記ガス燃料を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記切換部は、前記第一メイン燃料供給ラインだけでなく前記パイロット水供給ラインにも、前記ガス燃料を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１６】
請求項１３において、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記切換部は、前記第一メイン燃料供給ラインに前記水を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１７】
請求項１３において、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記切換部は、前記第一パイロット燃料供給ラインに前記水を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１８】
請求項１３において、
前記空気流に関して前記メインノズルの上流に配置されたトップハットガス供給部を更に具備し、
前記トップハットガス供給部は、少なくとも前記ガス燃料を前記空気流中に供給することができる第三メイン燃料供給ラインを、前記複数の燃料供給ラインとして有し、
前記第三メイン燃料供給ラインは、前記燃料供給部に接続され、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記切換部は、前記第三メイン燃料供給ラインに前記水を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項１９】
請求項１３において、
前記第一メイン燃料供給ラインは、
第一ガス燃料供給ラインと、
第二ガス燃料供給ラインとを
含み、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記制御部は、所望の燃焼出力に応じて、前記第一ガス燃料供給ライン及び前記第二ガス燃料供給ラインに供給する前記ガス燃料の量を制御する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記第二ガス燃料供給ラインから前記空気流中に前記ガス燃料が供給される位置は、前記第一ガス燃料供給ラインから前記空気流中に前記ガス燃料が供給される位置よりも前記メインノズルから離れ、
前記制御部は、低負荷燃焼時には前記第一ガス燃料供給ラインに前記ガス燃料を供給し、高負荷燃焼時には前記第一ガス燃料供給ライン及び前記第二ガス燃料供給ラインに前記ガス燃料を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記第二ガス燃料供給ラインから前記空気流中に前記ガス燃料が供給される位置は、前記第一ガス燃料供給ラインから前記空気流中に前記ガス燃料が供給される位置よりも前記パイロットノズルに近く、
前記制御部は、低負荷燃焼時には前記第一ガス燃料供給ラインに前記ガス燃料を供給し、高負荷燃焼時には前記第一ガス燃料供給ライン及び前記第二ガス燃料供給ラインに前記ガス燃料を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２２】
請求項１３において、
前記メインノズルは、前記燃料供給部に接続されたメイン水供給ラインを、前記複数の燃料供給ラインとして更に具備し、
前記メイン水供給ラインは、前記空気流に対して水を供給するように形成された
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記メインノズルの周囲に配置され、前記空気流に旋回力を与えるスワラを更に具備し、
前記スワラは、前記第二メイン燃料供給ラインが前記液体燃料を前記空気流中に供給する位置の上流に設置され、
前記メイン水供給ラインは、前記スワラに接続され、前記スワラを介して前記空気流に前記水を供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２４】
請求項１３において、
前記第二メイン燃料供給ラインは、
第一液体燃料供給ラインと、
第二液体燃料供給ラインとを
含み、
前記メインノズルは、前記燃料供給部と前記第一液体燃料供給ラインに接続されたメイン水供給ラインを更に具備し、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記メイン水供給ラインは、前記第一液体燃料供給ラインに供給される前記液体燃料に水を添加し、
前記第一液体燃料供給ラインは、前記液体燃料と前記水の混合燃料を前記空気流中に供給し、
前記第二液体燃料供給ラインは、前記液体燃料を前記空気流中に供給する
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２５】
請求項２４において、
前記第一液体燃料供給ラインが前記混合燃料を前記空気流中に供給する位置は、前記第二液体燃料供給ラインが前記液体燃料を前記空気流中に供給する位置より上流側にある
ガスタービン用燃焼器。
【請求項２６】
空気流に沿って配置されたパイロットノズルと、
前記パイロットノズルの周囲に配置されたメインノズルと
を具備し、
前記パイロットノズルは、
前記空気流中に少なくともガス燃料を供給することができる第一パイロット燃料供給ラインと、
前記空気流中に少なくとも液体燃料を供給することができる第二パイロット燃料供給ラインと、
前記空気流中に少なくとも水を供給することができるパイロット水供給ラインと
を具備し、
前記メインノズルは、
前記空気流中に少なくともガス燃料を供給することができる第一メイン燃料供給ラインと、
前記空気流中に少なくとも液体燃料を供給することができる第二メイン燃料供給ラインと
を具備するガスタービン用燃焼器において、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記液体燃料や前記水を供給できるラインにも前記ガス燃料が供給され、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記ガス燃料を供給できるラインに水が供給される
ガスタービン用燃焼器の燃焼方法。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記第一メイン燃料供給ラインだけでなく前記第二メイン燃料供給ラインにも、前記ガス燃料が供給される
ガスタービン用燃焼器の燃焼方法。
【請求項２８】
請求項２６において、
前記ガス燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記第一メイン燃料供給ラインだけでなく前記パイロット水供給ラインにも、前記ガス燃料が供給される
ガスタービン用燃焼器の燃焼方法。
【請求項２９】
請求項２６において、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記第一メイン燃料供給ラインに前記水が供給される
ガスタービン用燃焼器の燃焼方法。
【請求項３０】
請求項２６において、
前記液体燃料を用いて燃焼を行う場合、
前記第一パイロット燃料供給ラインに前記水が供給される
ガスタービン用燃焼器の燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン用燃焼器に関し、特にガス燃料・液体燃料を燃焼させるデュアル燃料焚き燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機、燃焼器及びタービンを備え、圧縮機とタービンとは互いに主軸で連結されている。燃焼器は、圧縮機によって圧縮された気体を燃焼させ、高温高圧ガスをタービンへ送り出す。燃焼器においてガス燃料だけでなく液体燃料（油）を用いて燃焼を行うことができるデュアル燃料（dual fuel）焚き燃焼器が知られている。このようなデュアル燃料焚き燃焼器として、例えば、特許文献１は、簡素化された燃料供給系統を有する燃焼器を開示している。
【０００３】
ガスタービンにおいて高効率の出力を得るためには、燃焼器において高温で燃料を燃焼させることが重要である。しかし、この場合、発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）濃度が高くなる。ＮＯｘの発生を抑制するためには、燃料と空気を良く混合させた後に、その混合気を燃焼室に供給すること重要である。つまり、燃料と空気を良く混合させ、局所的な燃料高密度領域をなくすことが重要である。このような方式は、予混合方式と呼ばれる。予混合方式において用いられる予混合燃料ノズルは、燃焼室の上流に設けられた流路（プレミキサー）において燃料と空気を良く混合させ、その混合気を燃焼室に供給する。
【０００４】
図１は、特許文献２に開示された予混合方式の燃料ノズル（メインノズル）の構成を示す概略図である。図１において、メインノズル１００は、空気流に沿って配置された燃料供給管１０１と、その燃料供給管１０１の周囲に配置されたメインスワラ１０２を有する。メインスワラ１０２によって、空気流に旋回力が与えられ、その結果、旋回空気流が生成される。この燃料供給管１０１の内部には、図示されない燃料供給部からメイン燃料（ガス燃料１０５、液体燃料１０７）が供給される。図１に示されるように、燃料供給管１０１はガス燃料噴出部１０３を有し、ガス燃料１０５は、ガス燃料噴出部１０３に設けられたガス燃料孔１０４から空気流中に放出される。また、液体燃料１０７は、液体燃料孔１０６から空気流中に放出される。
【０００５】
図１において、ガス燃料孔１０４から放出されたガス燃料１０５と空気流は、スワラ１０２を通して旋回力が与えられる。これにより、ガス燃料１０５と空気がよく混合した旋回混合気が生成される。一方、液体燃料１０７は、液体燃料孔１０６から旋回混合気へ霧状に放出される。液体燃料１０７の粒は蒸発し、その燃料蒸気は旋回混合気と良く混合し、その結果、予混合気が生成される。このようにして生成された予混合気（premixed fuel-air）は、燃焼器の燃焼室に送られ燃焼する。このような構成により、ＮＯｘの発生が抑制される。燃焼器における高負荷燃焼時に発生する、ＮＯｘの更なる低減が望まれている。一方、低負荷燃焼時に燃焼せずに残る、未燃の炭化水素（UHC;unburned hydrocarbons）のような未燃成分の低減が望まれている。
【０００６】
また、このような構成のメインノズル１００において、燃料供給管１０１の先端部１０１ａの下流側（燃焼室側）に、渦１１０がしばしば形成される。この渦（よどみ）１１０は、周囲よりガス流速の低い領域に対応する。この渦１１０は、燃焼室からメインノズル１００の方へ火炎が侵入する現象、つまり逆火（フラッシュバック）の原因となる。最悪の場合、フラッシュバック現象により、メインノズル１００や燃焼器ライナが焼損するという被害が引き起こされる。燃焼器における燃焼において、フラッシュバック現象を防止することができる技術が望まれている。
【０００７】
従来の他の燃焼器の構成例として、特許文献３に開示された燃焼器の構成が挙げられる。特許文献３による燃焼器は、内筒と外筒との間に形成される空気通路内にメイン燃料を供給するトップハット燃料供給部を更に有する。このトップハット燃料供給部は、固定オリフィスを介して空気通路と連通しており、メインノズルに供給されるメイン燃料の量は、この固定オリフィスの開度により適正な量に調整される。これにより、負荷の変動に対応して、適性な燃焼が実現される。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−９４２５５号公報
【特許文献２】特開２００２−３１３４３号公報
【特許文献３】特開２００１−１４１２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、低負荷燃焼から高負荷燃焼まで全ての運転領域にわたって、安定した燃焼を供給することができるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、燃焼時のフラッシュバック現象を防止することができるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、燃焼時に発生するＮＯｘの量を低減することができるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、燃焼時に残る未燃成分の量を低減することができるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１４】
本発明によるガスタービン用燃料ノズル（３０）は、空気流に沿って配置される燃料供給管（３１）と、燃料供給管（３１）の周囲に配置され、空気流に旋回力を与えるスワラ（３２）とを備える。燃料供給管（３１）は、空気流中に燃料（４１、５１）を供給する。また、燃料供給管（３１）は、空気流の一部を燃料供給管（３１）内部に取り込む空気導入部（６０）と、燃料供給管（３１）の下流側先端部に形成された空気放出孔（６２）と、空気導入部（６０）と空気放出孔（６２）を繋ぐ空気管（６３）とを備える。この空気導入部（６０）から燃料供給管（３１）内部に取り込まれた空気は、空気管（６３）を通して空気放出孔（６２）から放出される。放出された空気（７４、７５）は、燃料供給管（３１）下流領域における渦（よどみ）の形成を防止する。これにより、フラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。
【００１５】
本発明のガスタービン用燃料ノズル（３０）において、燃料供給管（３１）は、空気流中に液体燃料（４１）を供給する液体燃料供給部（４２）と、空気流中にガス燃料（５１）を供給するガス燃料供給部（５０）とを更に備える。ここで、液体燃料供給部（４２）は、空気流に関してスワラ（３２）の下流に形成される。また、ガス燃料供給部（５０）は、スワラ（３２）の上流に形成される。
【００１６】
このようなガスタービン用燃料ノズル（３０）において、空気導入部（６０）は、ガス燃料供給部（５０）の上流に形成されてもよい。また、空気導入部（６０）は、ガス燃料供給部（５０）の下流、且つ、スワラ（３２）の上流に形成されてもよい。あるいは、空気導入部（６０）は、ガスタービン燃焼器（１０）が収納される車室内の空気を導入するように、燃料供給管（３１）の上流側端部に形成されてもよい。
【００１７】
また、本発明のガスタービン用燃料ノズル（３０）において、スワラ（３２）と燃料供給管（３１）の間に隙間（３５）ができるように、スワラ（３２）は、燃料供給管（３１）から距離をもって配置されてもよい。この時、空気流（７１）は、スワラ（３２）により旋回力を与えられた旋回空気流（７３）と、隙間（３５）を通り抜けるスイープ空気流（７４）とに分かれる。このスイープ空気流（７４）により、フラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。
【００１８】
また、本発明のガスタービン用燃料ノズル（３０）は、燃料供給管（３１）の周囲に、燃料供給管（３１）とほぼ同心に配置されたスワラハブ（３３）を更に備えてもよい。この時、スワラ（３２）は、スワラハブ（３３）の外周に固定される。そして、前述のスイープ空気流（７４）は、燃料供給管（３１）とスワラハブ（３３）との間に形成される隙間（３５）を流れる。このスイープ空気流（７４）により、フラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。ここで、スワラハブ（３３）の上流側端は、ガス燃料供給部（５０）の上流に位置すると好ましい。また、スワラハブ（３３）の空気流の下流側端は、液体燃料供給部（４２）の上流に位置すると好ましい。
【００１９】
本発明によるガスタービン用燃焼器（１０）は、筐体（１１、１２）と、筐体（１１、１２）の中心軸（Ｘ）上に配置されたパイロットノズル（２０）と、パイロットノズル（２０）の周囲に配置された上記の燃料ノズル（３０）と、燃焼室（１４）を備える。燃焼室（１４）は、パイロットノズル（２０）及び燃料ノズル（３０）の下流に位置する。このようなガスタービン用燃焼器（１０）においては、フラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。
【００２０】
本発明によるガスタービン用燃焼器（１０）は、空気流に沿って配置された燃料ノズル（２０、３０、５５）と、燃料ノズル（２０、３０、５５）に接続された燃料供給部（９０）とを備える。燃料ノズル（２０、３０、５５）は、複数の種類の燃料（４１、５１、５７、８２、８４、８６、９６）を空気流中にそれぞれ供給する複数の燃料供給ライン（ＭＯ、ＭＧ、ＰＧ、ＰＷ、ＰＯ、ＭＷ）を備える。複数の燃料供給ライン（ＭＯ、ＭＧ、ＰＧ、ＰＷ、ＰＷ、ＰＯ、ＭＷ）の各々は、燃料供給部（９０）に接続される。また、燃料供給部（９０）は、制御部（９１）と切換部（９２）を備える。制御部（９１）は、複数の燃料供給ライン（ＭＯ、ＭＧ、ＰＧ、ＰＷ、ＰＷ、ＰＯ、ＭＷ）のそれぞれに供給する燃料の量を制御する。切換部（９２）は、複数の燃料供給ライン（ＭＯ、ＭＧ、ＰＧ、ＰＷ、ＰＷ、ＰＯ、ＭＷ）のそれぞれに供給する燃料の種類（４１、５１、５７、８２、８４、８６、９６）を切り換える。つまり、切換部（９２）は、ある燃料供給ラインに供給する物質を、運転モードに応じてガス燃料、液体燃料、水の中から適宜選択し、選択した物質をその燃料供給ラインに供給する。
【００２１】
具体的には、燃料ノズルは、空気流に沿って配置されたパイロットノズル（２０）と、パイロットノズル（２０）の周囲に配置されたメインノズル（３０）とを備える。パイロットノズル（２０）は、少なくともガス燃料（８２）を供給することができる第一パイロット燃料供給ライン（ＰＧ）と、少なくとも液体燃料（８６）を供給することができる第二パイロット燃料供給ライン（ＰＯ）と、少なくとも水（８４）を供給することができるパイロット水供給ライン（ＰＷ）とを備える。また、メインノズル（２０）は、少なくともガス燃料（５１）を供給することができる第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）と、少なくとも液体燃料（４１）を供給することができる第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）とを備える。切換部（９２）は、ガス燃料、液体燃料及び水のいずれかを選択し、上記複数の燃料供給ライン（ＭＧ、ＭＯ、ＰＧ、ＰＯ、ＰＷ）のそれぞれに供給する。
【００２２】
ガス燃料（５１）を用いて燃焼を行う「ガス焚き」の場合、切換部（９２）は、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）だけでなく第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）にも、ガス燃料（５１）を供給する。または、切換部（９２）は、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）だけでなくパイロット水供給ライン（ＰＷ）にも、ガス燃料（５１）を供給する。これにより、低負荷燃焼時に残る未燃成分の量を低減することが可能となる。また、燃焼器（１０）において安定した燃焼が実現される。
【００２３】
液体燃料（４１）を用いて燃焼を行う「油焚き」の場合、切換部（９２）は、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）に水を供給する。または、切換部（９２）は、第一パイロット燃料供給ライン（ＰＧ）に水を供給する。あるいは、切換部（９２）は、第三メイン燃料供給ライン（ＴＧ）に水を供給する。この第三メイン燃料供給ライン（ＴＧ）は、メインノズル（３０）の上流に配置されたトップハットガス供給部（５５）が有する燃料供給ラインであり、燃料供給部（９０）に接続される。そして、この第三メイン燃料供給ライン（ＴＧ）は、少なくともガス燃料（５１）を空気流中に供給できるように形成されている。これらの構成により、液体燃料（４１）の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器（１０）において安定した燃焼が実現される。また、油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００２４】
本発明のガスタービン用燃焼器（１０）において、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）は、第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）と、第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）とを含んでもよい。ガス燃料（５１）を用いて燃焼を行う「ガス焚き」の場合、制御部（９１）は、所望の燃焼出力に応じて、第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）及び第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）に供給するガス燃料（５１）の量を制御する。
【００２５】
例えば、第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）から空気流中にガス燃料（５１ｂ）が供給される位置は、第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）から空気流中にガス燃料（５１ａ）が供給される位置よりもメインノズル（３０）から離れている。このような構成において、制御部（９１）は、低負荷燃焼時には第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）にガス燃料（５１）を供給し、高負荷燃焼時には第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）及び第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）にガス燃料を供給する。
【００２６】
あるいは、第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）から空気流中にガス燃料（５１）が供給される位置は、第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）から空気流中にガス燃料（５１）が供給される位置よりもパイロットノズル（２０）に近い。このような構成において、制御部）（９１）は、低負荷燃焼時には第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）にガス燃料（５１）を供給し、高負荷燃焼時には第一ガス燃料供給ライン（ＭＧ１）及び第二ガス燃料供給ライン（ＭＧ２）にガス燃料（５１）を供給する。これらにより、低負荷燃焼時には未燃成分の量を低減させ、高負荷燃焼時には十分な出力を得ることが可能となる。つまり、低負荷燃焼から高負荷燃焼まで全ての運転領域にわたって、安定した燃焼が供給される。
【００２７】
本発明のガスタービン用燃焼器（１０）において、メインノズル（３０）は、燃料供給部（９０）に接続されたメイン水供給ライン（ＭＷ）を更に備える。液体燃料（４１）を用いて燃焼を行う「油焚き」の場合、このメイン水供給ライン（ＭＷ）は、第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）にではなく、空気流に対して水（９６）を供給するように形成される。例えば、メイン水供給ライン（ＭＷ）は、スワラ（３２）に接続され、スワラ（３２）を介して空気流に水（９６）を供給する。ここで、スワラ（３２）は、第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）が液体燃料（４１）を空気流中に供給する位置の上流に設置される。これにより、液体燃料（４１）の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器（１０）において安定した燃焼が実現される。また、油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００２８】
本発明のガスタービン用燃焼器（１０）において、第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）は、第一液体燃料供給ライン（ＭＯ１）と、第二液体燃料供給ライン（ＭＯ２）とを含む。また、メインノズル（３０）は、燃料供給部（９０）と第一液体燃料供給ライン（ＭＯ１）に接続されたメイン水供給ライン（ＭＷ）を更に備える。液体燃料（４１）を用いて燃焼を行う「油焚き」の場合、メイン水供給ライン（ＭＷ）は、第一液体燃料供給ライン（ＭＯ１）に供給される液体燃料（４１）に水を添加する。第一液体燃料供給ライン（ＭＯ１）は、液体燃料（４１）と水の混合燃料（４１ａ）を空気流中に供給する。第二液体燃料供給ライン（ＭＯ２）は、液体燃料（４１ｂ）を空気流中に供給する。ここで、第一液体燃料供給ライン（ＭＯ１）が混合燃料（４１ａ）を空気流中に供給する位置は、第二液体燃料供給ライン（ＭＯ２）が液体燃料（４１ｂ）を空気流中に供給する位置より上流側にある。これにより、液体燃料（４１）の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器（１０）において安定した燃焼が実現される。また、油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００２９】
本発明に係るガスタービン用燃焼器の燃焼方法は、上記のようなガスタービン用燃焼器における燃焼方法である。その燃焼方法によれば、ガス燃料（５１）を用いて燃焼を行う「ガス焚き」の場合、液体燃料（４１）や水を供給できるライン（ＭＯ、ＰＷ）にもガス燃料（５１）が供給され、液体燃料（４１）を用いて燃焼を行う「油焚き」の場合、第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）の代わりに、ガス燃料（５１）を供給できるライン（ＭＧ、ＰＧ）に水が供給される。
【００３０】
例えば、ガス燃料（５１）を用いて燃焼を行う「ガス焚き」の場合、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）だけでなく第二メイン燃料供給ライン（ＭＯ）にも、ガス燃料（５１）が供給される。あるいは、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）だけでなくパイロット水供給ライン（ＰＷ）にも、ガス燃料（５１）が供給される。また、液体燃料（４１）を用いて燃焼を行う「油焚き」の場合、第一メイン燃料供給ライン（ＭＧ）に水が供給される。あるいは、第一パイロット燃料供給ライン（ＰＧ）に水が供給される。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法によれば、低負荷燃焼から高負荷燃焼まで全ての運転領域にわたって、安定した燃焼が供給される。
【００３２】
本発明のガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法によれば、燃焼時のフラッシュバック現象が防止される。
【００３３】
本発明のガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法によれば、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００３４】
本発明のガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法によれば、燃焼時に残る未燃成分の量が低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
まず、図２を参照して、本発明に係るガスタービン用燃焼器の概略的な構成を説明する。図２に示されるように、燃焼器１０は、内側に配置される筐体１１（以下、内筒１１と参照される）と、外側に配置される筐体１２（以下、外筒１２と参照される）を備える。ここで、内筒１１と外筒１２の中心軸は一致しており、その中心軸は軸Ｘと参照される。内筒１１と外筒１２の間に形成される空気通路１５には、圧縮器からの圧縮された空気（白抜矢印で示される）が導入され、その空気流は内筒１１へ流れ込む。内筒１１には、空気流に燃料を供給する燃料ノズル１３と、燃料と混合された可燃空気が燃焼する燃焼室１４が形成される。この燃料は、ガス燃料あるいは液体燃料であり、本発明における燃焼器１０は、デュアル燃料焚き燃焼器である。また、本明細書において、その空気流に沿った上流域・下流域は、単に「上流」「下流」と参照される。例えば、燃焼室１４は、燃料ノズル１３の下流に位置している。
【００３６】
燃料ノズル１３は、空気流に沿って軸Ｘ上に配置されたパイロットノズル２０と、そのパイロットノズル２０の周囲に配置された複数のメインノズル３０から構成される。パイロットノズル２０は、空気流に沿って軸Ｘ上に配置されたパイロット燃料供給管２１と、そのパイロット燃料供給管２１の周囲に配置されたパイロットスワラ２２を備える。このパイロットスワラ２２は、通過する空気流に旋回力を与え、旋回空気流を発生させる。パイロット燃料供給管２１内には、パイロット燃料が導入され、そのパイロット燃料はパイロットノズル２０から燃焼室１４へ噴射される。旋回空気流と混合したパイロット燃料は、燃焼室１４で燃焼する。このようなパイロットノズル２０による火炎は、後述のメインノズル３０による燃焼の火種として用いられる。
【００３７】
複数のメインノズル３０は、例えば、パイロットノズル２０の周囲に配置された８組のメインノズル３０から構成される。各々のメインノズル３０は、空気流に沿って配置されたメイン燃料供給管３１と、そのメイン燃料供給管３１の周囲に配置されたメインスワラ３２を備える。このメインスワラ３２は、通過する空気流に旋回力を与え、旋回空気流を発生させる。メイン燃料供給管３１には、メイン燃料（メイン液体燃料４１及びメインガス燃料５１）が導入される。また、メイン燃料供給管３１は、ガス燃料供給部５０を有し、後述されるようにメインガス燃料５１は、ガス燃料供給部５０に設けられたガス燃料孔５２から空気流中に放出される。メイン燃料と（旋回）空気流は、メイン燃料供給管３１の先端周辺に形成された予混合室（プレミキサー）３４において混合され、予混合気として燃焼室１４へ送られる。
【００３８】
また、本発明における燃焼器１０は、トップハット燃料供給部５５を更に備えてもよい（特許文献３を参照）。このトップハット燃料供給部５５は、メインノズル３０のガス燃料供給部５０の上流に形成される。具体的には、このトップハット燃料供給部５５は、空気通路１５を形成する壁面に形成される。また、トップハット燃料供給部５５は、固定オリフィスを介して空気通路１５と連通しており、この固定オリフィスの開度により適正な量のメインガス燃料５１を空気流に供給する。
【００３９】
以下、添付図面を参照して、本発明によるガスタービン用燃焼器、その燃料ノズル、及びその燃焼方法について説明する。尚、本明細書において、特に指定がない限り、「空気」は、「純粋な空気」だけではなく燃料等が混合した「混合気」も意味する。
【００４０】
（第一の実施の形態）
図３は、本発明の第一の実施の形態に係る燃料ノズルの構成を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。メインノズル３０は、メイン燃料供給管３１と、そのメイン燃料供給管３１の周囲に配置されたメインスワラ３２を備える。メイン燃料供給管３１は、燃焼室１４側の端部に、尖鋭な形状の先端部３１ａを有する。
【００４１】
メイン燃料供給管３１には、メイン液体燃料４１及びメインガス燃料５１が導入される。メイン燃料供給管３１の先端部３１ａには液体燃料孔４２が形成され、メイン液体燃料４１はこの液体燃料孔（液体燃料供給部）４２から空気流中に供給される。また、メイン燃料供給管３１は、空気流中へ突出したガス燃料供給部５０を有し、メインガス燃料５１は、ガス燃料供給部５０に設けられたガス燃料孔５２から空気流中に供給される。このガス燃料供給部５０は、空気流に対する障害とならないように平板で形成されている。また、図３に示されるように、そのガス燃料供給部５０は、メインスワラ３２の上流に形成され、その液体燃料孔４２は、メインスワラ３２の下流に形成されると好適である。これにより、メイン液体燃料４１及びメインガス燃料５１は、空気流とよく混合される。なお、液体燃料孔４２は、放出されるメイン液体燃料４１がメインスワラ３２と衝突しない範囲で、メインスワラ３２に対向する位置に形成されてもよい。
【００４２】
本実施の形態において、メインスワラ３２は、メイン燃料供給管３１から距離をもって配置される。これにより、空気が通り抜けることができる隙間３５が、メイン燃料供給管３１とメインスワラ３２の間に形成される。例えば、図３に示されるように、メイン燃料供給管３１は、他の部分より径の小さいストレート部３１ｂを有し、このストレート部３１ｂとメインスワラ３２の間に隙間３５が形成される。
【００４３】
以上のような構成において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１は、ガス燃料孔５２からのメインガス燃料５１と混合し、燃料混合気７２となる。燃料混合気７２は、メインスワラ３２を通して旋回力を与えられた旋回混合気７３と、隙間３５を通リ抜けメイン燃料供給管３１の外壁に沿って流れるスイープ混合気７４とに分かれる。このスイープ混合気７４は、メイン燃料供給管３１の先端部３１ａの下流（燃焼室１４側）に発生する渦（よどみ）を消し去る効果を有する。つまり、メインスワラ３２により旋回力が与えられなかったスイープ混合気７４によって、周囲よりガス流速の低い渦領域の発生が抑止される。従って、燃焼室１４からメインノズル３０の方へ火炎が侵入するフラッシュバック現象が防止される。また、フラッシュバックによりメインノズル３０や内筒（ライナ）１１が焼損することが防止される。
【００４４】
なお、メイン液体燃料４１は、液体燃料孔４２から旋回混合気７３へ霧状に放出される。メイン液体燃料４１の粒は蒸発し、その燃料蒸気は、予混合室３４において旋回混合気７３と良く混合される。これにより、局所的な燃料高密度領域がない均一な予混合気（premixed fuel-air）が生成される。この予混合気は、燃焼器１０の燃焼室１４に送られ燃焼する。この予混合気は、燃焼時に発生するＮＯｘの低減に寄与する。
【００４５】
以上に説明されたように、第一の実施の形態に係るメインノズル３０及び燃焼器１０によれば、渦領域の発生及びフラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。また、安定した燃焼により、燃焼時に発生するＮＯｘの量が更に低減される。
【００４６】
（第二の実施の形態）
図４Ａは、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの構成例を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。図４Ａにおいて、図３で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００４７】
本実施の形態に係るメインノズル３０において、メインスワラ３２は、メイン燃料供給管３１に隣接して設置される。すなわち、図３で示されたような隙間３５は、メイン燃料供給管３１とメインスワラ３２の間に存在しない。その代わり、本実施の形態において、空気流が通ることができる空気管６３がメイン燃料供給管３１内部に配設される。図４Ａにおいて、この空気管６３の入口としての空気導入部６０が、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より上流側の所定の位置に形成される。また、この空気管６３の出口としての空気放出孔６２が、メイン燃料供給管３１の先端部（燃焼室１４の方向）に形成される。つまり、空気管６３は、空気導入部６０と空気放出孔６２を繋ぐように形成される。
【００４８】
図４Ｂは、図４Ａ中の線Ａ−Ａ’で指示された位置におけるメイン燃料供給管３１の断面を示す図である。図４Ｂにおいて、メイン燃料供給管３１の円周に沿って略等間隔に、４つの空気導入部６０が形成されている。それぞれの空気導入部６０から延びる通路は、空気管６３に繋がっている。メイン液体燃料４１が流れるメイン液体燃料管４３、及びメインガス燃料５１が流れるメインガス燃料管５３は、空気管６３と干渉しないようにメイン燃料供給管３１内部に形成されている。図４Ｂにおいて、隣接する空気導入部６０から延びる２本の通路の間に、メイン液体燃料管４３とメインガス燃料管５３がそれぞれ1本ずつ配設されている。尚、メイン液体燃料管４３及びメインガス燃料管５３は、それぞれ液体燃料孔４２及びガス燃料孔５２に繋がる。
【００４９】
以上のような構成において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１の一部は、空気導入部６０からメイン燃料供給管３１内部に取り込まれる。この取り込まれた空気は、空気管６３を通して空気放出孔６２からスイープ空気７５として放出される。このスイープ空気７５は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。つまり、スイープ空気７５が、メイン燃料供給管３１の先端部下流に供給されることによって、渦領域の発生が抑止される。これにより、フラッシュバック現象が防止される。また、以上のような構成は、メイン燃料供給管３１の下流に純粋な空気を供給できる点で優れている。
【００５０】
図５Ａは、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの他の構成例を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。図５Ａにおいて、図３及び図４Ａで示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。図５Ａに示されたメインノズル３０おいて、空気管６３の入口としての空気導入部６０は、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より下流側かつメインスワラ３２の上流側の所定の位置に形成される。また、この空気管６３の出口としての空気放出孔６２が、メイン燃料供給管３１の先端部に形成される。
【００５１】
図５Ｂは、図５Ａ中の線Ｂ−Ｂ’で指示された位置におけるメイン燃料供給管３１の断面を示す図である。図５Ｂにおいて、メイン燃料供給管３１の円周に沿って略等間隔に、４つの空気導入部６０が形成されている。それぞれの空気導入部６０から延びる通路は、空気管６３に繋がっている。また、隣接する空気導入部６０から延びる２本の通路の間に、メイン液体燃料４１が流れるメイン液体燃料管４３が配設されている。この時、空気管６３と液体燃料管４３をそれぞれ干渉しないように形成することができ、またメイン燃料供給管３１の構造が簡易になる点で優れている。
【００５２】
以上のような構成において、メインガス燃料５１と混合した燃料混合気７２の一部は、空気導入部６０からメイン燃料供給管３１内部に取り込まれる。この取り込まれた空気（燃料混合気）は、空気管６３を通して空気放出孔６２からスイープ混合気７４として放出される。このスイープ混合気７４は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。つまり、スイープ混合気７４が、メイン燃料供給管３１の先端部下流に供給されることによって、渦領域の発生が抑止される。これにより、フラッシュバック現象が防止される。
【００５３】
図６は、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの更に他の構成例を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。図６において、図３及び図４Ａで示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。図６に示されたメインノズル３０おいて、空気管６３の入口としての空気導入部６０は、ガスタービン車室内の空気を空気管６３に導入できるように形成される。例えば、図６に示されるように、空気導入部６０は、メイン燃料供給管３１の上流側端部に形成され、空気導入パイプ６４に接続される。この空気導入パイプ６４は、燃焼器１０が格納されたガスタービン車室（図示されない）に接続される。また、空気管６３の出口としての空気放出孔６２が、メイン燃料供給管３１の先端部に形成される。
【００５４】
以上のような構成において、ガスタービン車室内の空気は、空気導入部６０からメイン燃料供給管３１内部に取り込まれ、空気放出孔６２からスイープ空気７５として放出される。このスイープ空気７５は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。つまり、スイープ空気７５が、メイン燃料供給管３１の先端部下流に供給されることによって、渦領域の発生が抑止される。これにより、フラッシュバック現象が防止される。また、以上のような構成は、メイン燃料供給管３１の下流に純粋な空気を供給できる点で優れている。更に、燃焼器１０における圧損分の空気を供給できる点で優れている。
【００５５】
なお、図４Ａから図６において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１は、ガス燃料孔５２からのメインガス燃料５１と混合し、燃料混合気７２となる。燃料混合気７２は、メインスワラ３２を通して旋回力を与えられ、旋回混合気７３が生成される。メイン液体燃料４１は、液体燃料孔４２から旋回混合気７３へ霧状に放出され、予混合室３４において旋回混合気７３と良く混合される。これにより、局所的な燃料高密度領域がない均一な予混合気が生成される。この予混合気は、燃焼器１０の燃焼室１４に送られ燃焼する。この予混合気は、燃焼時に発生するＮＯｘの低減に寄与する。
【００５６】
以上に説明されたように、第二の実施の形態に係るメインノズル３０及び燃焼器１０によれば、渦領域の発生及びフラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。また、安定した燃焼により、燃焼時に発生するＮＯｘの量が更に低減される。
【００５７】
（第三の実施の形態）
図７は、本発明の第三の実施の形態に係る燃料ノズルの構成を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。本実施の形態に係るメインノズル３０は、第一の実施の形態で示された構成（図３参照）及び第二の実施の形態で示された構成（図４Ａ、図５Ａ、図６参照）とを備える。図７において、図３、図４Ａ、図５Ａ、図６で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００５８】
本実施の形態において、メインスワラ３２は、メイン燃料供給管３１から距離をもって配置される。これにより、空気が通り抜けることができる隙間３５が、メイン燃料供給管３１とメインスワラ３２の間に形成される。例えば、図７に示されるように、メイン燃料供給管３１は、他の部分より径の小さいストレート部３１ｂを有し、このストレート部３１ｂとメインスワラ３２の間に隙間３５が形成される。
【００５９】
また、本実施の形態において、空気流が通ることができる空気管６３がメイン燃料供給管３１内部に配設される。図７において、図４Ａに示されるように、空気管６３の入口としての空気導入部６０が、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より上流側の所定の位置に形成される。また、この空気管６３の出口としての空気放出孔６２が、メイン燃料供給管３１の先端部（燃焼室１４の方向）に形成される。つまり、空気管６３は、空気導入部６０と空気放出孔６２を繋ぐように形成される。
【００６０】
以上のような構成において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１は、ガス燃料孔５２からのメインガス燃料５１と混合し、燃料混合気７２となる。燃料混合気７２は、メインスワラ３２を通して旋回力を与えられた旋回混合気７３と、隙間３５を通リ抜けメイン燃料供給管３１の外壁に沿って流れるスイープ混合気７４とに分かれる。更に、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１の一部は、空気導入部６０からメイン燃料供給管３１内部に取り込まれる。この取り込まれた空気は、空気管６３を通して空気放出孔６２からスイープ空気７５として放出される。このスイープ混合気７４及びスイープ空気７５は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。つまり、スイープ混合気７４及びスイープ空気７５が、メイン燃料供給管３１の先端部下流に供給されることによって、渦領域の発生が抑止される。
【００６１】
空気導入部６０は、図５Ａに示されるように、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より下流側かつメインスワラ３２の上流側の所定の位置に形成されてもよい。また、空気導入部６０は、図６に示されるように、ガスタービン車室内の空気を空気管６３に導入できるように形成される。このような場合にも、上記と同様な効果が得られる。
【００６２】
以上に説明されたように、第一の実施の形態に係るメインノズル３０及び燃焼器１０によれば、渦領域の発生及びフラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。従って、燃焼室１４からメインノズル３０の方へ火炎が侵入するフラッシュバック現象が防止される。また、フラッシュバックによりメインノズル３０や内筒（ライナ）１１が焼損することが防止される。また、安定した燃焼により、燃焼時に発生するＮＯｘの量が更に低減される。
【００６３】
（第四の実施の形態）
図８は、本発明の第四の実施の形態に係る燃料ノズルの構成例を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。図８に示された構成は、後述のメインスワラハブ３３を除いて、図３に示された構成と同様である。従って、この図８において、図３で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。本実施の形態に係るメインノズル３０は、メイン燃料供給管３１とほぼ同心に配置されたメインスワラハブ３３を備える。また、メインスワラ３２は、メインスワラハブ３３の外周に接触するように固定される。これにより、空気が通り抜けることができる隙間３５が、メイン燃料供給管３１とメインスワラハブ３３の間に形成される。
【００６４】
以上のような構成において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１の一部は、メイン燃料供給管３１とメインスワラハブ３３との間に形成される隙間３５に流れ込む。隙間３５に流れ込んだ空気７１は、メイン燃料供給管３１の外壁に沿って流れるスイープ空気７５として、メイン燃料供給管３１下流に供給される。このスイープ空気７５は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。
【００６５】
また、図９は、本実施の形態に係る燃料ノズルの他の構成例を示す概略図であり、図２に示されたメインノズル３０の詳細な構成を示す。図９に示された構成は、メインスワラハブ３３を除いて、図４Ａに示された構成と同様である。従って、この図９において、図４Ａで示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。図９において、空気管６３がメイン燃料供給管３１内部に配設される。また、空気導入部６０が、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より上流側の所定の位置に形成される。空気放出孔６２は、メイン燃料供給管３１の先端部に形成される。更に、図８に示された構成と同様に、メインノズル３０は、メイン燃料供給管３１とほぼ同心に配置されたメインスワラハブ３３を備える。また、メインスワラ３２は、メインスワラハブ３３の外周に接触するように固定される。これにより、空気が通り抜けることができる隙間３５が、メイン燃料供給管３１とメインスワラ３２の間に形成される。
【００６６】
以上のような構成において、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１の一部は、メイン燃料供給管３１とメインスワラハブ３３との間に形成される隙間３５に流れ込む。隙間３５に流れ込んだ空気７１は、メイン燃料供給管３１の外壁に沿って流れるスイープ空気７５として、メイン燃料供給管３１下流に供給される。更に、メインノズル３０の周囲に流れ込んだ空気７１の一部は、空気導入部６０からメイン燃料供給管３１内部に取り込まれる。この取り込まれた空気は、空気管６３を通して空気放出孔６２からスイープ空気７５として放出される。これらスイープ空気７５は、メイン燃料供給管３１の下流に発生する渦を消し去る効果を有する。つまり、スイープ空気７５が、メイン燃料供給管３１の先端部下流に供給されることによって、渦領域の発生が効果的に抑止される。
【００６７】
空気導入部６０は、図５Ａに示されるように、メイン燃料供給管３１表面のうち、ガス燃料供給部５０より下流側かつメインスワラ３２の上流側の所定の位置に形成されてもよい。また、空気導入部６０は、図６に示されるように、ガスタービン車室内の空気を空気管６３に導入できるように形成される。このような場合にも、上記と同様な効果が得られる。
【００６８】
図８及び図９において、メインスワラハブ３３の上流側端は、ガス燃料供給部５０の上流に位置すると好適である。これにより、メイン燃料供給管３１の下流に純粋な空気であるスイープ空気７５を供給することが可能となる。つまり、より効果的に渦を除去することが可能となる。また、メインスワラハブ３３の下流側端は、液体燃料孔（液体燃料供給部）４２より上流に位置すると好適である。これにより、メインスワラハブ３３に妨げられることなく、液体燃料孔４２からメイン液体燃料４１が噴射される。また、メインスワラハブ３３の下流側端は、メインスワラ３２の下流側端と一致してもよい。これによりメインノズル３０の構成は簡易になる。
【００６９】
以上に説明されたように、第四の実施の形態に係るメインノズル３０及び燃焼器１０によれば、渦領域の発生及びフラッシュバック現象が防止され、安定した燃焼が提供される。従って、燃焼室１４からメインノズル３０の方へ火炎が侵入するフラッシュバック現象が防止される。また、フラッシュバックによりメインノズル３０や内筒（ライナ）１１が焼損することが防止される。また、安定した燃焼により、燃焼時に発生するＮＯｘの量が更に低減される。
【００７０】
（第五の実施の形態）
図１０は、本発明の第五の実施の形態に係る燃焼器１０の構成を示す概略図であり、図２に示されたデュアル燃料焚きの燃焼器１０における燃料供給系統の構成を詳細に示す。図１０では、図２における軸Ｘに関して片側の構成のみが示される。また、図１０において、図２で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００７１】
燃焼器１０は、内筒１１と外筒１２を備える。内筒１１には、パイロットノズル２０とメインノズル３０、及び燃焼室１４が形成される。また、内筒１１と外筒１２の間の領域に形成される空気通路１５には、トップハット燃料供給部５５が設置される。これら燃料ノズル（パイロットノズル２０、メインノズル３０及びトップハット燃料供給部５５）のそれぞれは、後述されるように、1本あるいは複数の燃料供給ラインを備える。各々の燃料供給ラインには、ガス燃料、液体燃料、水のいずれかが供給され、これにより空気流中に燃料や水が供給される。尚、パイロットノズル２０の下流には、循環域が形成される。この循環域により、パイロットノズル２０の下流に発生する火炎は安定化される。
【００７２】
また、燃焼器１０は、燃料ノズル（燃料供給ライン）に接続された燃料供給部９０を備える。この燃料供給部９０は、各々の燃料供給ラインにガス燃料、液体燃料、及び水のいずれかを供給する。また、燃料供給部９０は、制御部９１と切換部９２を備える。制御部９１は、それぞれの燃料供給ラインに供給する燃料や水の量を制御する。切換部９２は、それぞれの燃料供給ラインに供給する物質の種類を切り換える。つまり、切換部９２は、ある燃料供給ラインに供給する物質を、運転モードに応じてガス燃料、液体燃料、水の中から適宜選択し、選択した物質をその燃料供給ラインに供給する。
【００７３】
パイロットノズル２０は、パイロットガス燃料ラインＰＧ、パイロット液体燃料ラインＰＯ、及びパイロット水ラインＰＷを備える。パイロットガス燃料ラインＰＧは、燃料供給部９０とパイロットガス燃料孔８１を繋ぐ。パイロット液体燃料ラインＰＯは、燃料供給部９０とパイロット液体燃料孔８５を繋ぐ。パイロット水ラインＰＷは、燃料供給部９０とパイロット水供給孔８３を繋ぐ。本来、パイロットガス燃料ラインＰＧ、パイロット燃料供給ラインＰＯ、パイロット水ラインＰＷは、図１０に示されるように、それぞれパイロットガス燃料８２、パイロット液体燃料８６、パイロット水８４を燃焼室１４に供給する。しかしながら、本実施の形態において、これら複数のラインＰＧ、ＰＯ、ＰＷのそれぞれに供給される物質は、上述の切換部９２によって変更され得る。
【００７４】
メインノズル３０は、メインガス燃料ラインＭＧ、メイン液体燃料ラインＭＯ、及びメイン水ラインＰＷを備える。メインガス燃料ラインＭＧは、燃料供給部９０とガス燃料孔５２（ガス燃料供給部５０）を繋ぐ。メイン液体燃料ラインＭＯは、燃料供給部９０と液体燃料孔４２を繋ぐ。メイン水ラインＰＷは、燃料供給部９０とメイン液体燃料ラインＭＯを繋ぎ、メイン液体燃料ラインＭＯを流れる物質に水を供給する。本来、メインガス燃料ラインＭＧ及びメイン液体燃料ラインＭＯは、図１０に示されるように、それぞれメインガス燃料５１及びメイン液体燃料４１を空気流中や予混合室３４に供給する。しかしながら、本実施の形態において、これら複数のラインＭＧ、ＭＯのそれぞれに供給される物質は、上述の切換部９２によって変更され得る。
【００７５】
トップハット燃料供給部５５は、トップハットガスラインＴＧを備える。トップハットガスラインＴＧは、燃料供給部９０とトップハット燃料孔５６を繋ぐ。本来、トップハットガスラインＴＧは、図１０に示されるように、トップハットガス５７を空気通路１５に供給する。しかしながら、本実施の形態において、トップハットガスラインＴＧに供給される物質は、上述の切換部９２によって変更され得る。
【００７６】
以上のような構成において、「ガス燃料」を用いて低負荷燃焼を行う方法を説明する。ガス燃料を用いて燃焼を行う（ガス焚き）時、メイン液体燃料ラインＭＯにメイン液体燃料４１を供給する必要はない。従って、本実施の形態において、切換部９２は、メイン液体燃料ラインＭＯに供給する物質を、メインガス燃料５１に切り換える。つまり、切換部９２によって、メインガス燃料ラインＭＧだけでなくメイン液体燃料ラインＭＯにも、メインガス燃料５１が供給される。一般に、低負荷燃焼時には燃料の密度が全体的に低いため、燃焼せずに残る未燃成分の量が多くなる。しかしながら、上記のように、あえて燃料の均一性（分散）を悪くして局所的な燃料の密度をやや高くすることによって、投入した燃料を燃やし尽くすことが可能となる。すなわち、未燃成分の量が減少する。
【００７７】
あるいは、ガス焚き時、パイロット水ラインＰＷにパイロット水８４を供給する必要はない。従って、切換部９２は、パイロット水ラインＰＷに供給する物質を、メインガス燃料５１に切り換える。つまり、切換部９２によって、メインガス燃料ラインＭＧだけでなくパイロット水ラインＰＷにも、メインガス燃料５１が供給される。その結果、パイロットノズル２０の下流に形成される高温ガス循環域に、メインガス燃料５１が噴射され、燃焼効率が向上する。これにより、未燃成分の量が減少する。
【００７８】
以上に説明されたように、第五の実施の形態に係る燃焼器１０及び燃焼方法によれば、低負荷燃焼時に残る未燃成分の量を低減することが可能となる。また、これにより燃焼器１０における安定した燃焼が実現される。更に、上記の方法は、従来のガスタービン燃焼器における燃料供給ラインの構成を変更することなく実現できる点において優れる。
【００７９】
（第六の実施の形態）
図１１は、本発明の第六の実施の形態に係る燃焼器の燃料供給系統の構成例を示す概略図である。図１１においては、メインノズル３０に対する燃料供給系統の構成が示され、パイロットノズル２０に対する構成の図示は省略されている。また、図１１において、図１０で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００８０】
本実施の形態において、メインノズル３０は、ガス燃料ラインとして第一メインガス燃料ラインＭＧ１及び第二メインガス燃料ラインＭＧ２を備える。第一及び第二メインガス燃料ラインＭＧ１、ＭＧ２のそれぞれは、ガス燃料孔５２ａ及びガス燃料孔５２ｂのそれぞれと燃料供給部９０を繋ぐ。メインガス燃料ラインＭＧ１は、ガス燃料孔５２ａから、メインガス燃料５１ａを空気流中に供給する。メインガス燃料ラインＭＧ２は、ガス燃料孔５２ｂから、メインガス燃料５１ｂを空気流中に供給する。ここで、図１１に示されるように、ガス燃料孔５２ｂは、ガス燃料孔５２ａよりもメイン燃料供給管３１から離れた位置に設置されている。つまり、第二メインガス燃料ラインＭＧ２から空気流中にメインガス燃料５１ｂが供給される位置は、第一メインガス燃料ラインＭＧ１から空気流中にメインガス燃料５１ａが供給される位置よりも、メインノズル３０から離れている。また、燃料供給部９０は、燃料供給ラインに供給する燃料の量を制御する制御部９１を備える。
【００８１】
以上のような構成において、「ガス燃料」を用いて燃焼を行う（ガス焚き）方法を説明する。すなわち、制御部９１は、所望の燃焼出力に応じて、第一メインガス燃料ラインＭＧ１及び第二メインガス燃料ラインＭＧ２に供給するガス燃料の量を制御する。例えば、制御部９１は、低負荷燃焼時には第一メインガス燃料ラインＭＧ１にのみガス燃料（メインガス燃料５１ａ）を供給する。一方、高負荷燃焼時には、制御部９１は、第一及び第二メインガス燃料ラインＭＧ１、ＭＧ２の両方にガス燃料（メインガス燃料５１ａ、５１ｂ）を供給する。このように、燃焼負荷に応じて、空気流とガス燃料の混合比を調整することによって、低負荷燃焼時には未燃成分の量を減少させ、高負荷燃焼時には十分な出力を得ることが可能となる。
【００８２】
また、図１２は、本発明の第六の実施の形態に係る燃焼器の燃料供給系統の他の構成例を示す概略図である。図１２においては、メインノズル３０に対する燃料供給系統の構成が示され、パイロットノズル２０に対する構成の図示は省略されている。また、図１２において、図１０で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００８３】
図１１に示された構成と同様に、図１２において、メインノズル３０は、ガス燃料ラインとして第一メインガス燃料ラインＭＧ１及び第二メインガス燃料ラインＭＧ２を備える。ここで、第一メインガス燃料ラインＭＧ１は、パイロットノズル２０（紙面に向かって下方側）から離れた側のガス燃料供給部５０Ａと燃料供給部９０を繋ぐ。一方、第二メインガス燃料ラインＭＧ２は、パイロットノズル２０に近い側のガス燃料供給部５０Ｂと燃料供給部９０を繋ぐ。つまり、第二メインガス燃料ラインＭＧ２から空気流中にメインガス燃料５１が供給される位置は、第一メインガス燃料ラインＭＧ１から空気流中にメインガス燃料５１が供給される位置よりも、パイロットノズル２０に近い。
【００８４】
以上のような構成において、「ガス燃料」を用いて燃焼を行う（ガス焚き）方法を説明する。すなわち、制御部９１は、所望の燃焼出力に応じて、第一メインガス燃料ラインＭＧ１及び第二メインガス燃料ラインＭＧ２に供給するガス燃料の量を制御する。例えば、制御部９１は、低負荷燃焼時には第一メインガス燃料ラインＭＧ１にのみメインガス燃料５１を供給する。一方、高負荷燃焼時には、制御部９１は、第一及び第二メインガス燃料ラインＭＧ１、ＭＧ２の両方にメインガス燃料５１を供給する。このように、燃焼負荷に応じて、空気流とガス燃料の混合比を調整することによって、低負荷燃焼時には未燃成分の量を減少させ、高負荷燃焼時には十分な出力を得ることが可能となる。
【００８５】
一般的に、空気流・ガス流は、メインスワラ３２を通過するとメイン燃料供給管の方へ偏向する。すなわち、ガス燃料供給部５０Ａからのメインガス燃料５１と空気の混合気は、メインスワラ３２を通過して、パイロットノズル２０（紙面に向かって下方側）の方向へ向かう。一方、ガス燃料供給部５０Ｂからのメインガス燃料５１と空気の混合気は、メインスワラ３２を通過して、パイロットノズル２０から離れる方向へ向かう。従って、低負荷燃焼時には、パイロットノズル２０から離れた側のガス燃料供給部５０Ａのみにメインガス燃料５１を供給し、燃焼が起きやすくすることが好適である。
【００８６】
以上に説明されたように、第六の実施の形態に係る燃焼器１０及び燃焼方法によれば、低負荷燃焼時には未燃成分の量を低減させ、高負荷燃焼時には十分な出力を得ることが可能となる。このように、低負荷燃焼から高負荷燃焼まで全ての運転領域にわたって、安定した燃焼が供給される。
【００８７】
（第七の実施の形態）
前出の図１０を参照して、第七の実施の形態に係るガスタービン燃焼器における燃焼方法を説明する。本実施の形態においては、「液体燃料」を用いて燃焼（油焚き）が行われる。油焚き時、メインガス燃料ラインＭＧにメインガス燃料５１を供給する必要はない。従って、本実施の形態において、切換部９２は、メインガス燃料ラインＭＧに供給する物質を、水に切り換える。逆に、切換部９２は、メイン水ラインＭＷへの水の供給を停止する。これによる効果を以下に説明する。
【００８８】
従来、油焚きを行う場合、火炎温度を下げるために、メイン液体燃料４１には予め水が混合され、水と混合されたメイン液体燃料４１が液体燃料孔４２から噴射されていた。つまり、図１０に示されるように、メイン水ラインＭＷは、メイン液体燃料ラインＭＯに接続され、メイン液体燃料４１は、メイン水ラインＭＷからの水と予め混合されていた。この場合、噴出されたメイン液体燃料４１の空気流に対する「貫通力」が変動してしまう。ここで、「貫通力」とは、メイン液体燃料４１が予混合室３４内でどこまで飛散するかを示す。燃焼の安定化の観点から、この「貫通力」は常時一定であることが望ましい。
【００８９】
上記のように、本実施の形態において、メインガス燃料ラインＭＧを介して、水がガス燃料孔５２から空気流中へ直接噴射される。これにより、メイン液体燃料４１は、貫通力が変わることなく、予混合室３４に噴射される。よって、燃焼器１０において安定した燃焼が実現される。また、噴射された水は、メインスワラ３２を通して、予混合室３４においてメイン液体燃料４１と混合される。これにより、火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００９０】
あるいは、油焚き時、パイロットガス燃料ラインＰＧにパイロットガス燃料８２を供給する必要はない。従って、切換部９２は、パイロットガス燃料ラインＰＧに供給する物質を、水に切り換える。逆に、切換部９２は、メイン水ラインＭＷへの水の供給を停止する。これにより、メイン液体燃料４１の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器１０において安定した燃焼が実現される。パイロットガス燃料孔８１からメインノズル３０の方向へ放出された水は、パイロットノズル２０を格納するパイロットコーン２３（図１０参照）と衝突し、微粒化する。これにより、メインノズル３０による火炎の温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００９１】
あるいは、油焚き時、トップハットガスラインＴＧにトップハットガス５７を供給する必要はない。従って、切換部９２は、トップハットガスラインＴＧに供給する物質を、水に切り換える。逆に、切換部９２は、メイン水ラインＭＷへの水の供給を停止する。これにより、メイン液体燃料４１の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器１０において安定した燃焼が実現される。また、トップハット燃料孔５６から噴射された水は、メインスワラ３２を通して、予混合室３４においてメイン液体燃料４１と混合される。これにより、火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００９２】
以上に説明されたように、第七の実施の形態に係る燃焼器１０及び燃焼方法によれば、メイン液体燃料４１の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器１０における安定した燃焼が実現される。また、油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。更に、上記の方法は、従来のガスタービン燃焼器における燃料供給ラインの構成を変更することなく実現できる点において優れる。
【００９３】
（第八の実施の形態）
図１３Ａ〜１３Ｃは、本発明の第八の実施の形態に係る燃焼器の燃料供給系統の構成例を示す概略図である。図１３Ａ〜１３Ｃにおいては、メインノズル３０に対する燃料供給系統の構成が示され、パイロットノズル２０に対する構成の図示は省略されている。また、図１３Ａ〜１３Ｃにおいて、図１０で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【００９４】
本実施の形態においては、「液体燃料」を用いた燃焼（油焚き）が行われる。油焚きを行う場合、火炎温度を下げるために水を供給する必要がある。図１３Ａ〜１３Ｃに示されるように、本実施の形態において、メイン水ラインＭＷは、メイン液体燃料ラインＭＯではなく、空気流（予混合室３４あるいは燃焼室１４）に水を供給できるように形成される。つまり、噴出前のメイン液体燃料４１と水が混合されるのではなく、メイン液体燃料ラインＭＯから空気流に噴射された後のメイン液体燃料４１に対して、メイン水ラインＭＷから水が供給される。これにより、メイン液体燃料４１は、「貫通力」が変わることなく予混合室３４に噴射され、燃焼器１０において安定した燃焼が実現される。ここで、「貫通力」とは、メイン液体燃料４１が予混合室３４内でどこまで飛散するかを示す。
【００９５】
例えば、図１３Ａに示されるように、メインスワラ３２が固定されるメインスワラ壁３７に水マニホルド９５が設置される。メイン水ラインＭＷは、燃料供給部９０と水マニホルド９５を繋ぎ、この水マニホルド９５を通して予混合室３４にメイン水９６を投入する。このメイン水９６とメイン液体燃料４１は、予混合室３４において混合する。ここで、メイン液体燃料ラインＭＯから噴出されたメイン液体燃料４１は、メインスワラ壁３７に衝突し、空気流によって微粒化される。このメイン液体燃料４１の微粒化の特性を変化させないように、メイン水９６は、メイン液体燃料４１がメインスワラ壁３７に衝突する位置より上流から投入されることが好適である（図１３Ａ参照）。
【００９６】
また、図１３Ｂに示されるように、メインスワラ壁３７の下流側端（燃焼室１４と隣接する位置）に、水マニホルド９５が設置されてもよい。メイン水ラインＭＷは、燃料供給部９０と水マニホルド９５を繋ぎ、この水マニホルド９５を通して燃焼室１４にメイン水９６を投入する。このメイン水９６とメイン液体燃料４１は、燃焼室１４において混合する。この場合、投入するメイン水９６の量が増加した場合、そのメイン水９６が予混合室３４内を流れる空気流の運動を妨げることが防止される。また、投入された全てのメイン水９６が燃焼室１４へ供給される点で優れている。
【００９７】
あるいは、図１３Ｃに示されるように、水マニホルド９５は、メインスワラ３２に接続するように設置されてもよい。この時、メイン水ラインＭＷは、燃料供給部９０とメインスワラ３２を繋ぎ、水マニホルド９５を介してメインスワラ３２に水を供給する。メインスワラ３２は水供給孔９７を備え、メイン水９６は、水供給孔９７から予混合室３４へ供給される。このように、メイン水ラインＭＷは、メインスワラ３２を介して空気流にメイン水９６を供給する。この場合、メイン水９６は、最も空気流速が大きいメインスワラ３２領域に投入されるので、投入されたメイン水９６が良く微粒化される点で優れる。
【００９８】
以上に説明されたように、第八の実施の形態に係る燃焼器１０及び燃焼方法によれば、メイン液体燃料４１の貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器１０における安定した燃焼が実現される。また、メイン水９６が投入されることにより油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【００９９】
（第九の実施の形態）
図１４は、本発明の第九の実施の形態に係る燃焼器の燃料供給系統の構成例を示す概略図である。図１４においては、メインノズル３０に対する燃料供給系統の構成が示され、パイロットノズル２０に対する構成の図示は省略されている。また、図１４において、図１０で示された部材と同一の部材には、同一の符号が付され、その説明は適宜省略される。
【０１００】
本実施の形態に係るメインノズル３０において、メイン液体燃料ラインＭＯは、第一メイン液体燃料ラインＭＯ１及び第二メイン液体燃料ラインＭＯ２に分岐する。第一及び第二メイン液体燃料ラインＭＯ１、ＭＯ２のそれぞれは、液体燃料孔４２ａ及び液体燃料孔４２ｂのそれぞれと燃料供給部９０を繋ぐ。また、図１４に示されるように、メイン水ラインＭＷは、第一メイン液体燃料ラインＭＯ１に接続され、第一メイン液体燃料ラインＭＯ１を流れるメイン液体燃料に水を添加する。
【０１０１】
以上のような構成において、「液体燃料」を用いて燃焼を行う（油焚き）方法を説明する。メイン液体燃料ラインＭＯ１は、液体燃料孔４２ａから、水が混入されたメイン液体燃料（混合燃料）４１ａを空気流中（予混合室３４）に供給する。メイン液体燃料ラインＭＯ２は、液体燃料孔４２ｂから、純粋なメイン液体燃料４１ｂを空気流中に供給する。従って、メイン液体燃料ラインＭＯ２により、メイン液体燃料４１ｂは、「貫通力」が変わることなく予混合室３４に噴射される。ここで、「貫通力」とは、メイン液体燃料４１が予混合室３４内でどこまで飛散するかを示す。メイン液体燃料４１ｂの貫通力は常時一定に保たれるため、燃焼器１０において安定した燃焼が実現される。
【０１０２】
また、油焚き時に、水が投入されることにより火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。ここで、図１４に示されるように、液体燃料孔４２ｂは、液体燃料孔４２ａよりも上流側に設置されると好適である。つまり、第一メイン液体燃料ラインＭＯ１が混合燃料４１ａを空気流中に供給する位置が、第二メイン液体燃料ラインＭＯ２が液体燃料４１ｂを空気流中に供給する位置よりも上流にあると好ましい。これにより、第一メイン液体燃料ラインＭＯ１からの混合燃料４１ａに含まれる水成分が、第二メイン液体燃料ラインＭＯ２からの液体燃料４１ｂにより良く作用する。
【０１０３】
以上に説明されたように、第九の実施の形態に係る燃焼器１０及び燃焼方法によれば、メイン液体燃料４１ｂの貫通力は常時一定に保たれ、燃焼器１０における安定した燃焼が実現される。また、混合燃料４１ａに含まれる水成分により油焚き時の火炎温度が抑えられ、燃焼時に発生するＮＯｘの量が低減される。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】図１は、従来のガスタービン用燃焼器における燃料ノズルの構成を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明に係るガスタービン用燃焼器の構成を示す概略図である。
【図３】図３は、本発明の第一の実施の形態に係る燃料ノズルの構成を示す概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの構成例を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａ中の線Ａ−Ａ'で指示される位置における燃料ノズルの断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの他の構成例を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａ中の線Ｂ−Ｂ'で指示される位置における燃料ノズルの断面図である。
【図６】図６は、本発明の第二の実施の形態に係る燃料ノズルの更に他の構成例を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の第三の実施の形態に係る燃料ノズルの構成を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の第四の実施の形態に係る燃料ノズルの構成例を示す概略図である。
【図９】図９は、本発明の第四の実施の形態に係る燃料ノズルの他の構成例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の第五及び第七の実施の形態に係るガスタービン用燃焼器の構成を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の第六の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の構成を示す概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の第六の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の他の構成を示す概略図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の第八の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の構成を示す概略図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、本発明の第八の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の他の構成を示す概略図である。
【図１３Ｃ】図１３Ｃは、本発明の第八の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の更に他の構成を示す概略図である。
【図１４】図１４は、本発明の第九の実施の形態に係る燃焼器における燃料供給系統の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１０    燃焼器
１１    内筒
１２    外筒
１３    燃料ノズル
１４    燃焼室
２０    パイロットノズル
３０    メインノズル
３１    メイン燃料供給管
３２    メインスワラ
３４    予混合室
３５    隙間
４１    メイン液体燃料
４２    液体燃料孔
５０    ガス燃料供給部
５１    メインガス燃料
５２    ガス燃料孔
６０    空気導入部
６２    空気放出孔
６３    空気管
７１    空気
７２    燃料混合気
７３    旋回混合気
７５    スイープ空気
９０    燃料供給部
９２    切換部
【図１】
2005195284.tif 000003
【図２】
2005195284.tif 000004
【図３】
2005195284.tif 000005
【図４Ａ】
2005195284.tif 000006
【図４Ｂ】
2005195284.tif 000007
【図５Ａ】
2005195284.tif 000008
【図５Ｂ】
2005195284.tif 000009
【図６】
2005195284.tif 000010
【図７】
2005195284.tif 000011
【図８】
2005195284.tif 000012
【図９】
2005195284.tif 000013
【図１０】
2005195284.tif 000014
【図１１】
2005195284.tif 000015
【図１２】
2005195284.tif 000016
【図１３Ａ】
2005195284.tif 000017
【図１３Ｂ】
2005195284.tif 000018
【図１３Ｃ】
2005195284.tif 000019
【図１４】
2005195284.tif 000020