(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周状に均一のスペースを持って取り付けられた予混合バーナー（２０）を備えたガスタービンの環状形状の燃焼器からの排出物を減少するための改良方法において、
この方法は、次のステップ
a)  少なくとも１つの前記バーナー（２０）を取り外すことによって、残った前記バーナー（２０）の空間的な均一性を壊し、
b)  残った前記バーナーのバーナーの増加した圧力降下を補償し、改良された燃焼器を改良されていない燃焼器に等しい負荷で動作することを可能にすること
を備え、
ステップb)によって可能となったバーナー速度を増加させること、及び、空間的な均一性を壊すことによる火炎安定効果によって、与えられた燃焼器負荷の燃焼器排出物を減少することを特徴とする改良方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記燃焼器は、２つの割れ目（４２）を備えた分割された燃焼器（２２）を有し、
ステップa）で取り外された前記バーナー（２０）は、前記割れ目（４２）に隣接していることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
前記割れ目（４２）に隣接した４つの前記バーナー（２０）は、取り除かれることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の方法において、
改良されていない燃焼器は、２０個のバーナー（２０）を備えることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法において、
少なくとも１つの取り除かれたバーナーは、振動減衰装置と置き換えられることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンプラントの環状の燃焼器からの排出物を減少させることに関する。特に、本発明は、連続した燃焼器を備えたガスタービンの高圧燃焼器に使用される予混合燃焼器からの排出物を減少させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に、この明細書を通して、ガスタービンは、図１で示されたガスタービンとしてや、以下に記載されているような意味として捉えられえ、かつ、定義される。ガスタービンプラントの第１の要素は、予混合バーナー２０が取り付けられた高圧力燃焼室２２で使用するための圧縮空気のため、そして、冷却ためでもある圧縮器２１である。特に、高圧燃焼器２２からの燃焼された空気は、さらに、自己発火手段によって燃焼が起きる低圧燃焼気室２４に流れる前に、高圧タービン２３を通る。この低圧燃焼気室２４では、燃料がランス３７を介して第１の燃焼器１２から、燃やされていない空気に加えられる。このとき、熱い燃焼ガスは、熱回収蒸気発生器を通過する前に、低圧タービン２５を通過する。電気を発電するために、圧縮器２１、及び、タービン２３、２５は、シャフト３０を介して、発電機２６を運転している。
【０００３】
さらに、明細書を通して、予混合バーナーは、図２で示されるような、ガスタービンの高圧燃焼器で使用するのに適しているバーナーとして意味が取られ、かつ、定義されている。特に、予混合バーナーは、ダブルコーン１１形状の円錐旋回形の部分を備えており、このダブルコーン１１は、旋回域１７によって取り囲まれたバーナー軸と同心にある。中央燃料ランス１２は、旋回部１１の傾斜を形成するための旋回域１７に伸びているバーナー軸内に位置している。第１のステージでは、予混合燃料は、燃料ランス１２の放出口を通じて旋回域１７に放射状に注入される。第２のステージ１４では、予混合燃料は、バーナーのダブルコーン１１部に位置する放出口を通じて、ダブルコーン１１内に導かれる気流に注入される。
【０００４】
環状リング燃焼器を持ち、決まりきったバーナーを持たないガスタービンプラントの燃焼室の動力は、一般的に、円周の圧力変動に左右される。速度が上がれば、脈動ポテンシャルが上がるバーナーを通る燃料/空気の混合体の速度を含む脈動には、たくさんの二次的原因がある。増加したバーナーのガス速度の悪影響とは対照的に、増加している速度はＮＯｘを減少させ、そして、この理由のため、より高いバーナーのガス速度動作を可能とする代替の方法が必要となっている。さらに、より古いプラントは一般的に、より新しいプラントより悪い性能であるように、より古いプラントの排出性能を向上させる要望が特に高まっている。
【０００５】
より高いバーナー速度動作を妨げる有害な影響を改善する方法は、バーナーの立体配置の空間的な均一性を崩壊させるである。例えば、ドイツ特許出願公開第4,336,096号明細書には、互いに長手方向にバーナーが置き換えられた配置が開示されており、一方、国際公開第98/12479号パンフレットには、異なった大きさのバーナーが、火炎を安定化させる方法として使用されているバーナー配置について開示している。
【０００６】
新しいデザインでは、その配置が簡単に構成される一方で、既に構成された燃焼器でバーナーのレイアウトを変更させるための機会は制限され、そして、結果として、上記のようなレイアウトは、既に構成された燃焼器に適用することはできない。長手方向や二次的素性のように半径方向平面にそって特徴的な形状を変化させたバーナーが持つ配置が米国特許6,430,930号明細書に開示されていることは、重要なバーナーの空間的な均一性を崩壊するようなことには同様に適応できなく、燃焼室の再設計なしには、重要なバーナー速度を変更することを達成できない。
【０００７】
公知の方法では達成できないが、燃焼器のサイズを変更する大部分の改良を必要とすることのない解決方法によってガスタービンプラントに存在する排出物を減少する必要性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第4,336,096号明細書
【特許文献２】国際公開第98/12479号パンフレット
【特許文献３】米国特許6,430,930号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、既に構成されたガスタービンプラントからの排出物の問題を解決することを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、独立項によって解決される。有効な実施例が、従属号で記載されている。
【００１１】
本発明は、既存の構成でバーナーの再配置以上に、予混合バーナーの円周分配を放射状に壊すために、少なくとも１つのバーナーを取り除くという一般的なアイデアに基づいている。対応して、本発明の側面は、円周状に均一のスペースを持って取り付けられた予混合バーナーを備えたガスタービンの環状形状の燃焼器からの排出物を減少するための改良方法において、この方法は、次のステップ
a)  少なくとも１つの前記バーナー（２０）を取り外すことによって、残った前記バーナー（２０）の空間的な均一性を壊し、
b)  残った前記バーナーのバーナーの増加した圧力降下を補償し、改良された燃焼器を改良されていない燃焼器に等しい負荷で動作することを可能にすること
を備えている。
【００１２】
この方法では、ステップb)によって可能となったバーナー速度を増加させること、及び、空間的な均一性を壊すことによる火炎安定効果によって、与えられた燃焼器負荷の燃焼器排出物を減少させており、かつ、既存の燃焼器の性能を向上させるためのコスト的に効果的な手段が実現される。
【００１３】
ヘルムホルツ共鳴器のような振動減衰装置の取り付けは、従来既存の燃焼室に取り付けることができなかったが、バーナーを取り外すことによって可能になった。結果として、更なる側面として、取り外されたバーナーは、振動減衰装置と置き換えられる。
【００１４】
もう１つの側面として、燃焼器は、２つの割れ目を備えた分割された燃焼器を有し、ステップa）で取り外された前記バーナーは、前記割れ目に隣接していることを特徴としている。
割れ目は、局所的な燃焼器温度低下を起こす空気漏れが起こりやすい場所である。この場所で、バーナーを取り外すことによって、一酸化炭素バーンアウトが改善される。
【００１５】
もう１つの側面として、割れ目に隣接した４つのバーナーが取り外される。もう１つの側面として、この方法は、２０個のバーナーを備えた改良されていない燃焼器に適用される。
【００１６】
本発明の更なる目的は、従来技術の不利益や欠点を克服、又は、少なくとも改善し、有用な代替案を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的や効果は、本発明の実施例が開示され、図解や例示によって添付の図面と関連して記載された次の記述から明確である。  
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ガスタービンプラントの概略図である。
【図２】予混合バーナーの断面図である。
【図３】図１のガスタービンプラントの高圧燃焼器の図２の予混合バーナーに円周状に取り付けられた断面図の端部を示す本発明の好ましい配置である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施例を図面を参照にして説明し、参照符号は、部分を説明するために使用されている。これからの記載において、説明の目的のために、たくさんの個々の詳細は本発明の理解するために説明されている。本発明はそれらの個々の詳細なしに実施することが可能であることは明らかである。
【００２０】
図３に示されるように、本発明の実施例では、ガスタービンプラント３１の高圧燃焼器２２の、少なくとも１つ、好ましくは４つの予混合バーナー２０は、好ましくは、燃焼室２２の割れ目４１に隣接して位置し、取り外されたり、埋め込まれたりする４０。２０個のバーナーを備えた典型的な燃焼器の配置のために、バーナーを通るガス速度は、３２m/s以下である。４つのバーナー２０を取り外すと、この速度は４０m/s以下となる。対応して、圧力降下は、４４％にまでも増加する。
【００２１】
増加したバーナー圧力降下を補償するために、バーナーへの空気分配システムは改良されなけらばならない。典型的な配置において、空気は、燃焼の周りのプレナムから２つの経路を介して、バーナーに供給される。この２つの経路には、空気が燃焼器の内面の衝突、及び、対流による冷却を提供するために使用される冷却経路と、空気がバーナーとプレナムの間のセグメント部のすき間を介してバーナーに直接に供給されるバイパス経路とがある。バーナーに供給されるバイパス及び冷却の空気の相対量は、バーナーとプレナムとの圧力差によって定義される。好ましい実施例では、バーナーとプレナムとの間の圧力の駆動力を減少し、かつ、より低い空気率になる、より高いバーナー圧力を補償するために、セグメント部を通るすき間をバイパス空気率が上昇するのにつれて増加することである。これは、増加したバーナーの圧力降下を補償するための方法ではあるが、燃焼器のデザインに依存する他の改良も、適切な空気率がバーナーに供給され、かつ、燃焼器の冷却が悪影響に妥協されないことで供給される。
【００２２】
取り外されたバーナーによって残されたスペースは、埋め込まれるのが1つの実施例であるが、他の実施例では、ヘルムホルツ共鳴器のような熱音響振動抑制、又は、減衰装置として使われている。
【００２３】
本発明は、一番実用的で、かつ、好ましい実施例になるように考えられたことを、ここで示し、説明したが、すき間は、本発明の範囲内で作られ、ここで示した詳細の説明に限定されなく、いくつか、そして、すべての等価のデバイスや装置を含む添付の請求項のすべての範囲に一致する。
【符号の説明】
【００２４】
１１  ダブルコーン
１２  燃料ランス
１８  第１のステージ
１４  第２のステージ
１６  液体燃料
１７  旋廻域
２０  予混合バーナー
２１  圧縮器
２２  高圧燃焼器
２３  高圧タービン
２４  低圧燃焼器
２５  低圧タービン
２６  発電機
２７  空気
２８  空気冷却器
３０  軸
３１  ガスタービンプラント
３２  排出ガス
３７  低圧燃焼器ランス
４０  取り除かれたバーナー空き部
４１  燃焼器割れ目
【図１】
0005203290.tif 000002
【図２】
0005203290.tif 000003
【図３】
0005203290.tif 000004