(57)【要約】【課題】本発明の目的は、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高いガスタービン燃焼器を提供することにある。【解決手段】ガスタービン燃焼器において、燃料バーナを構成する空気孔プレートは燃焼室側に円錐状の突起部を備えており、この円錐状の突起部を備えた空気孔プレートは円周方向に複数個備えた前記空気孔で構成された空気孔の列を円錐状突起部の中心軸から半径方向外周側にかけて同心円状に複数列配置し、空気孔プレートの円錐状突起部の外側に平面部を備えさせてこの平面部に同心円状の空気孔の列を配置し、空気孔プレートの円錐状突起部の外側の平面部に配置した同心円状の空気孔の列に、少なくとも１本以上の燃料ノズルを該燃料ノズルの先端が空気孔プレートに形成した前記空気孔の出口近傍に位置するように配設して構成した。【選択図】図１
2012037103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下流側の燃焼室に噴出する燃料を分配する燃料分配器と、前記燃料分配器で分配された燃料を噴出する複数の燃料ノズルと、空気孔プレートに設けられており前記複数の燃料ノズルと同軸に配置された複数の空気孔とから構成されて下流側の燃焼室に燃料と燃焼用空気を噴出して燃焼させる複数の燃料バーナを備え、前記燃料分配器と前記燃焼室との間に設置した前記空気孔プレートに前記燃料ノズルから噴出した燃料流及び該燃料流の外周側に形成された空気流を前記燃焼室に噴出する前記空気孔を円周方向に複数個備えたガスタービン燃焼器において、
前記空気孔プレートは、円周方向に複数個備えた前記空気孔の列を空気孔プレートの中心側から半径方向外周側にかけて同心円状に複数列配置し、
複数列配置された同心円状の空気孔の列のうち、最内周に位置する空気孔の列よりもその外周側に位置する同心円状の空気孔の列に、少なくとも１本以上の燃料ノズルを該燃料ノズルの先端が空気孔プレートに形成した前記空気孔の出口近傍に位置するように配設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
下流側の燃焼室に噴出する燃料を分配する燃料分配器と、前記燃料分配器で分配された燃料を噴出する複数の燃料ノズルと、空気孔プレートに設けられており前記複数の燃料ノズルと同軸に配置された複数の空気孔とから構成されて下流側の燃焼室に燃料と燃焼用空気を噴出して燃焼させる複数の燃料バーナを備え、前記燃料分配器と前記燃焼室との間に設置した前記空気孔プレートに前記燃料ノズルから噴出した燃料流及び該燃料流の外周側に形成された空気流を前記燃焼室に噴出する前記空気孔を円周方向に複数個備えたガスタービン燃焼器において、
前記空気孔プレートは燃焼室側に円錐状の突起部を備えており、この円錐状の突起部を備えた空気孔プレートは円周方向に複数個備えた前記空気孔で構成された空気孔の列を円錐状突起部の中心軸から半径方向外周側にかけて同心円状に複数列配置し、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外側に平面部を備えさせてこの平面部に同心円状の空気孔の列を配置し、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外側の平面部に配置した同心円状の空気孔の列に、少なくとも１本以上の燃料ノズルを該燃料ノズルの先端が空気孔プレートに形成した前記空気孔の出口近傍に位置するように配設し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に記載のガスタービン燃焼器において、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外側の平面部に配置した同心円状の空気孔の列に燃料を供給する前記燃料分配器に不活性ガスを供給する不活性ガス供給系統を配設し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に記載のガスタービン燃焼器において、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外周の平面に備えられた同心円状の空気孔の列を構成する空気孔が燃焼室側出口に形成される楕円の中心に対して偏心した位置に、前記空気孔の出口近傍に位置させる燃料ノズルの中心を配設し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に記載のガスタービン燃焼器において、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外周の平面に備えられた空気孔の燃料ノズル側の入口部分に切欠きを形成し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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料と空気を複数の同軸噴流として燃焼室内に供給して燃焼させるように構成された同軸噴流方式のガスタービン燃焼器に係り、特に燃焼速度の速い燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化防止の観点から温暖化への影響が大きいとされる二酸化炭素（ＣＯ２）排出抑制の動きが世界的に進んでいる。ガスタービン発電でＣＯ２排出量を削減するためには、エネルギ変換機器の効率向上、燃焼放散している未利用燃料の有効活用、ＣＯ２排出量が少ない水素含有ガス燃料への転換などが効果的である。
【０００３】
水素含有ガス燃料は燃焼速度が速く最小着火エネルギが低いため、ガスタービン燃焼器では機器の安全性を考慮して、一般的に拡散燃焼方式により燃焼される。拡散燃焼方式では、環境汚染物質である窒素酸化物（ＮＯｘ）が多く排出されるため、蒸気や窒素などの不活性ガスを噴射して燃焼温度を低下させてＮＯｘ排出量を低減する対策がとられている。
【０００４】
不活性ガス噴射はプラント効率低下につながるため、不活性ガス噴射を不要とした低ＮＯｘガスタービン燃焼器の開発が望まれている。
【０００５】
従来の予混合燃焼方式のガスタービン燃焼器で燃焼速度の速い燃料、例えば水素含有燃料を燃焼させる場合、予混合器流路内を火炎が逆流して機器を損傷する火炎戻りのリスクが増加する。
【０００６】
公知例の特開２００９−１３３５０８号公報及び特開２００６−０１７３８１号公報には、燃焼室に燃料を供給する燃料ノズルと、空気を燃焼室に噴出する空気孔とを備え、燃料と空気が複数の同軸噴流として燃焼室に噴出されるよう燃料ノズルと空気孔の組み合わせ（同軸ノズル）を配置するガスタービン燃焼器が開示されている。
【０００７】
前記の燃料ノズルと空気孔の組み合わせを複数個同心円状に配置した多孔同軸噴流バーナは、予混合距離が短いため、空気孔を遡って火炎が上流に戻るリスクを低減可能である。また、燃料および空気の分散性を高めた構造のため、低ＮＯｘ燃焼の実現に有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３３５０８号公報
【特許文献２】特開２００６−０１７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特開２００９−１３３５０８号公報及び特開２００６−０１７３８１号公報に開示のガスタービン燃焼器に設けられた多孔同軸噴流バーナは、空気孔プレート上に同一のピッチ円を持つ複数列の空気孔群と、先端を前記空気孔入口より燃料噴出方向下流側に配置する第一の燃料ノズルと、先端を前記空気孔入口より燃料噴出方向上流側に配置する第二の燃料ノズルから構成されている。
【００１０】
これらのガスタービン燃焼器に設けた多孔同軸噴流バーナでは、空気孔ごとに燃料ノズル先端位置を変えることで、燃料と空気の混合度を変える構造をとり、燃焼安定性の向上と、低ＮＯｘ化を両立しようとしている。
【００１１】
しかしながら、特開２００９−１３３５０８号公報及び特開２００６−０１７３８１号公報のガスタービン燃焼器に開示されたような構造のバーナでは、半径方向に隣接する２列の空気孔出口の間隙やその周辺に後流渦ができるため、この後流渦に混合気が供給され、火炎が形成される可能性がある。
【００１２】
更に、燃料中の水素濃度が高くなると、燃焼速度が速くなるため空気孔を設けた空気孔プレートに火炎が接近しやすくなり、特に径方向に複数列配置された空気孔の外周側において、不安定な火炎の挙動が原因と考えられる燃焼振動が発生して信頼性上の問題を引き起こす可能性がある。
【００１３】
また、空気孔プレート近傍に火炎が接近すると、燃料と空気の混合が充分でない状態での燃焼となるため局所的に量論混合比に近い火炎が形成され、局所燃焼温度が上昇してＮＯｘ排出量の増加に至る可能性がある。
【００１４】
本発明の目的は、燃焼速度の速い燃料を燃焼させる場合に燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気孔とが同軸に配置された複数の同軸ノズルを備えたガスタービン燃焼器によって、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高い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】
【００１５】
本発明のガスタービン燃焼器は、下流側の燃焼室に噴出する燃料を分配する燃料分配器と、前記燃料分配器で分配された燃料を噴出する複数の燃料ノズルと、空気孔プレートに設けられており前記複数の燃料ノズルと同軸に配置された複数の空気孔とから構成されて下流側の燃焼室に燃料と燃焼用空気を噴出して燃焼させる複数の燃料バーナを備え、前記燃料分配器と前記燃焼室との間に設置した前記空気孔プレートに前記燃料ノズルから噴出した燃料流及び該燃料流の外周側に形成された空気流を前記燃焼室に噴出する前記空気孔を円周方向に複数個備えたガスタービン燃焼器において、前記空気孔プレートは、円周方向に複数個備えた前記空気孔の列を空気孔プレートの中心側から半径方向外周側にかけて同心円状に複数列配置し、複数列配置された同心円状の空気孔の列のうち、最内周に位置する空気孔の列よりもその外周側に位置する同心円状の空気孔の列に、少なくとも１本以上の燃料ノズルを該燃料ノズルの先端が空気孔プレートに形成した前記空気孔の出口近傍に位置するように配設したことを特徴とする。
【００１６】
また本発明のガスタービン燃焼器は、下流側の燃焼室に噴出する燃料を分配する燃料分配器と、前記燃料分配器で分配された燃料を噴出する複数の燃料ノズルと、空気孔プレートに設けられており前記複数の燃料ノズルと同軸に配置された複数の空気孔とから構成されて下流側の燃焼室に燃料と燃焼用空気を噴出して燃焼させる複数の燃料バーナを備え、前記燃料分配器と前記燃焼室との間に設置した前記空気孔プレートに前記燃料ノズルから噴出した燃料流及び該燃料流の外周側に形成された空気流を前記燃焼室に噴出する前記空気孔を円周方向に複数個備えたガスタービン燃焼器において、前記空気孔プレートは燃焼室側に円錐状の突起部を備えており、この円錐状の突起部を備えた空気孔プレートは円周方向に複数個備えた前記空気孔で構成された空気孔の列を円錐状突起部の中心軸から半径方向外周側にかけて同心円状に複数列配置し、前記空気孔プレートの円錐状突起部の外側に平面部を備えさせてこの平面部に同心円状の空気孔の列を配置し、
前記空気孔プレートの円錐状突起部の外側の平面部に配置した同心円状の空気孔の列に、少なくとも１本以上の燃料ノズルを該燃料ノズルの先端が空気孔プレートに形成した前記空気孔の出口近傍に位置するように配設したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃焼速度の速い燃料を燃焼させる場合に燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気孔とが同軸に配置された複数の同軸ノズルを備えたガスタービン燃焼器によって、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高いガスタービン燃焼器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施例であるガスタービン燃焼器を備えたガスタービンシステムの構成を示す概略構成図。
【図２】図１に示した第１実施例のガスタービン燃焼器に設けた複数の空気孔を形成した空気孔プレートの一部を拡大して示した断面図。
【図３】図２に示した第１実施例のガスタービン燃焼器の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図。
【図４】図１に示した第１実施例のガスタービン燃焼器に設けた空気孔を備えた空気孔プレートの概略図。
【図５】本発明の第１実施例であるガスタービン燃焼器におけるメインバーナ近傍の流れの概略を示した状況図。
【図６】図５に示した第２実施例のガスタービン燃焼器におけるメインバーナの最外周に配置した空気孔列の空気孔および燃料ノズルを示した配置図。
【図７】図５に示した第２実施例のガスタービン燃焼器における空気孔および燃料ノズル近傍の流体の流れを示す状況図。
【図８】本発明の第３実施例であるガスタービン燃焼器に設けた空気孔を備えた空気孔プレートを示す構造図。
【図９】図８に示した第３実施例のガスタービン燃焼器に設けた空気孔を備えた空気孔プレートの一部を拡大して示す部分拡大図。
【図１０】図９に示した第３実施例のガスタービン燃焼器に設けた空気孔を備えた空気孔プレートの正面図。
【図１１】図８に示した第３実施例のガスタービン燃焼器におけるメインバーナ近傍の流れの概略を示した状況図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を適用したガスタービン燃焼器の実施例について図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００２０】
本発明の第１実施例である燃焼速度の速い燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器を図１乃至図５を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施例であるガスタービン燃焼器を備えたガスタービンシステムの概略構成を示すものである。
【００２２】
図２及び図３は図１に示した第１実施例のガスタービン燃焼器９に設けた空気孔プレートにおける点線で囲んだメインバーナの部分拡大図であって、図２は本実施例のガスタービン燃焼器に設けた複数の空気孔を備えた空気孔プレートの一部を拡大した断面図を、図３は図２に示した本実施例のガスタービン燃焼器の空気孔プレートを燃焼室側から見た正面図である。
【００２３】
図１を用いて本実施例のガスタービン燃焼器９を備えたガスタービンシステムの概略構成を説明する。
【００２４】
図１に示した本実施例のガスタービン燃焼器９を備えたガスタービンシステムにおいては、燃焼速度の速い燃料として水素含有燃料２４をガスタービン燃焼器９の燃料として用いている。
【００２５】
本実施例のガスタービンシステムは、外気を吸入して圧縮空気１０を形成する圧縮機５と、この圧縮機５によって外気を圧縮した圧縮空気１０を燃焼用空気１２として車室７を経由して水素含有燃料２４が供給されるガスタービン燃焼器９に供給している。
【００２６】
ガスタービン燃焼器９ではこの燃焼用空気１２と水素含有燃料２４を混合して燃焼させ、発生した高温高圧の燃焼ガス１３をタービン６に流入させて回転動力を取り出し、このタービン６で発電機３０を駆動して発電する。
【００２７】
ガスタービン燃焼器９は、燃焼器外筒２の内部に水素含有燃料２４と燃焼用空気１２を燃焼器ライナ３の内部で燃焼させる燃焼室１を持つ円筒構造であり、円筒形状の燃焼器ライナ３の出口とタービン６の静翼入口形状を滑らかに連絡する燃焼器尾筒４によってタービン６と取り合っている。
【００２８】
圧縮機５からガスタービン燃焼器９に供給される圧縮空気１０のうち燃焼に用いられる燃焼用空気１２は、燃焼器外筒２と燃焼器ライナ３の間の環状の空間を通り、ガスタービン燃焼器９の端部に設けた燃焼器エンドカバー８によってせき止められ、空気孔プレート５４に開口した複数の空気孔５５から燃焼室１に流入するように構成されている。
【００２９】
また、圧縮空気１０の一部は燃焼器ライナ３の壁面に設けられた冷却孔から燃焼室１に流入し、燃焼器ライナ３を冷却する冷却空気１１となる。
【００３０】
ガスタービン燃焼器９に供給される水素含有燃料２４は、燃焼器エンドカバー８の外部からガスタービン燃焼器９の頭部に設けた燃料分配器５７に流入し、燃料分配器５７に取り付けられた複数の燃料ノズル５６から噴出する。
【００３１】
燃料分配器５７の下流側の複数の燃料ノズル５６と燃焼室１との間には複数の空気孔５５を備えた空気孔プレート５４が設置されており、前記複数の燃料ノズル５６と複数の空気孔５５とは同軸を為すように配設されており、前記複数の燃料ノズル５６から噴出した水素含有燃料２４はこの空気孔プレート５４に設けられた複数の空気孔５５によって水素含有燃料２４と前記燃焼用空気１２とが混合しながら混合流となって燃焼室１へ供給され、燃焼室１で燃焼する。
【００３２】
水素含有燃料２４による着火は失敗時に爆発のリスクがあるため、着火時から起動までは別燃料を用いるのが一般的である。本実施例のガスタービン燃焼器９においても、水素含有燃料２４を供給するまでは起動用燃料１５をガスタービン燃焼器９の軸心に設置したパイロットバーナ５０の起動用燃料ノズル５１に供給してガスタービン燃焼器９を起動する。
【００３３】
本実施例のガスタービン燃焼器９では、起動用燃料ノズル５１を中央に備えたパイロットバーナ５０をガスタービン燃焼器９の軸心側に１個設置し、このパイロットバーナ５０の外周側に水素含有燃料２４を燃焼させるメインバーナ５３を複数個（本実施例では５個）設置した構造となっている。
【００３４】
本実施例のガスタービンシステムでは、まず起動用燃料１５によりガスタービンをある一定負荷まで起動して、その後、水素含有燃料２４と切替えて負荷を定格まで上昇させる。
【００３５】
前記ガスタービン燃焼器９は、軸心側に設けたパイロットバーナ５０に起動用燃料１５を噴出する起動用燃料ノズル５１と、起動用燃料ノズル５１の起動用燃料１５を燃焼させる燃焼用空気１２を供給する空気孔プレート５４に形成した複数の空気孔５５−４、５５−５を備え、このパイロットバーナ５０の外周側に水素含有燃料２４を噴出するメインバーナ５３を数個配置した構造であり、これらのメインバーナ５３には水素含有燃料２４を燃焼させる燃焼用空気１２を供給する空気孔プレート５４に形成した空気孔５５−１、５５−２、５５−３を備え、前記各空気孔５５−１、５５−２及び５５−３に対して同軸に各燃料ノズル５６を配置した多孔同軸噴流バーナ構造となっている。
【００３６】
このため、本実施例のガスタービン燃焼器９に燃料を供給する燃料供給系統には、図１に示したように、パイロットバーナ５０に対して起動用燃料遮断弁１０４ａ、起動用燃料パイロットバーナ燃料圧力調整弁１０５ａ、および起動用燃料パイロットバーナ燃料流量調整弁１０６ａを備えると共に、複数設置されたメインバーナ５３に対して水素含有パイロットバーナ燃料遮断弁１０４ｂ、水素含有パイロットバーナ燃料圧力調整弁１０５ｂ、および水素含有パイロットバーナ燃料流量調整弁１０６ｂを夫々備えている。
【００３７】
ガスタービン燃焼器９のパイロットバーナ５０に供給される起動用燃料１５は、燃焼器エンドカバー８の取り合い口に導かれ、エンドカバー８の内部の流路を通過し、起動用燃料ノズル５１から燃焼室１に噴出される。
【００３８】
ガスタービン燃焼器９の複数設置されたメインバーナ５３に供給される水素含有燃料２４は、燃焼器エンドカバー８の取り合い口に導かれ、エンドカバー８の内部の流路を通過し、燃料分配器５７から複数の燃料ノズル５６を通って燃焼室１に噴出する。
【００３９】
パイロットバーナ５０の外周側に複数個設置されたメインバーナ５３は上記したように多孔同軸噴流バーナ構造を採用している。メインバーナ５３の単体の保炎能力は、同軸噴流の燃料と空気の混合度、および噴出方向で調整できる。特に同心円状に配置された空気孔５５による空気孔列の内周側の同軸噴流が保炎に対して大きく寄与するため、本実施例では、メインバーナ５３を構成する多孔同軸噴流バーナの内周側と外周側の燃料流量を独立して供給できるように系統を分割している。
【００４０】
メインバーナ５３に供給される水素含有燃料２４は内周側メイン燃料圧力調整弁１０７ａ、内周側メイン燃料流量調整弁１０８ａ、および外周側メイン燃料圧力調整弁１０７ｂ、外周側メイン燃料流量調整弁１０８ｂを介して燃焼器エンドカバー８の取り合い口に導かれ、エンドカバー８の内部の流路を通過し、燃料分配器５７を通じて複数の燃料ノズル５６から噴出し、この燃料ノズル５６の下流側に設置された空気孔プレート５４に形成され、燃焼用空気を流入させる同軸の複数の空気孔５５−１、５５−２、５５−３の内部にて前記燃料ノズル５６から噴出した水素含有燃料２４とこの燃焼用空気とが混合して、この混合気が燃焼室１に噴出して燃焼する。
【００４１】
次に、図４に本実施例のガスタービン燃焼器９に設置された空気孔プレート５４を示す。空気孔プレート５４の中心部にはパイロットバーナ５０が配置されている。パイロットバーナ５０に設けられた空気孔５５−４および５５−５は、燃焼用空気が燃焼室１側から見て時計回りに旋回するように旋回角を付与されている。またパイロットバーナ５０の空気孔プレートは燃焼室１に対して、燃焼器エンドカバー８側に円錐状に窪んだ凹形状となっている。
【００４２】
本実施例のガスタービン燃焼器ではパイロットバーナ５０の外周に５本のメインバーナ５３が配置され、それぞれに空気孔５５−１、５５−２、５５−３が設けられている。空気孔プレート５４の点線で囲んだメインバーナ５３の一つを図１に示す。
【００４３】
メインバーナ５３の空気孔は同一のピッチ円を持つ３列の空気孔群からなっている。１列目（最内周）には、ピッチ円直径６１−１の円周上に円形断面を持つ１列目（最内周）空気孔５５−１が３つ配置されている。
【００４４】
また、１列目（最内周）空気孔５５−１には空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−１が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ１が付与されている他、空気孔５５−１の中心軸が空気孔入口で定義されるピッチ円直径６１−１の接線方向から中心軸側に傾いており、混合気４２−１がメインバーナ５３の中心側に傾斜して噴出するよう内傾角φ１が与えられている。
【００４５】
その外周にはピッチ円直径６１−２の円周上に円形断面を持つ２列目空気孔５５−２が６個配置されている。２列目空気孔５５−２についても、最内周空気孔５５−１と同様に空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−２が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ２が付与されている他、空気孔５５−２の中心軸が空気孔入口で定義されるピッチ円直径６１−２の接線方向から中心軸側に傾いており、混合気４２−２が燃焼室１の中心側に傾斜して噴出するよう内傾角φ２が与えられている。
【００４６】
そのさらに外周に３列目空気孔５５−３が１０個配置されている。３列目空気孔５５−３についても、１列目、２列目空気孔５５−１、５５−２と同様に空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−３が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ３が付与されている他、空気孔５５−３の中心軸が空気孔入口で定義されるピッチ円直径６１−３の接線方向から中心軸側に傾いており、混合気４２−３が燃焼室１の中心側に傾斜して噴出するよう内傾角φ３が与えられている。
【００４７】
次に、内周側に設置された空気孔５５−１、５５−２と燃料ノズル５６−１、５６−２の位置関係を説明する。空気孔プレート５４の上流側には、燃料分配器に取り付けられた燃料ノズル５６が空気孔５５の中心に向けて燃料供給されるように配置され、燃料ノズル５６から噴出したメインバーナ燃料４１−１および４１−２が空気孔５５−１、５５−２の中心部に流入する。
【００４８】
また、空気孔プレート５４の上流側から流入する燃焼用空気１２も、燃料ノズル５６の外周側から空気孔５５−１、５５−２に流入する。この時、燃焼用空気１２は、空気孔プレート５４の上流側に形成された広い空間から、狭い空間の空気孔５５−１、５５−２に流入する。
【００４９】
そのため、空気孔５５−１、５５−２の内部には、燃料流及び燃料流の外周側に形成された環状の空気流が、燃料ノズル５６の下流に生じる後流渦や空気孔入口での燃焼用空気１２の急収縮による剥離渦などの細かい乱れ構造を含んで流下する同軸噴流が形成される。
【００５０】
空気孔５５−１、５５−２を通過した燃料流及び空気流は、空気孔５５−１、５５−２より広い空間の燃焼室１に一気に噴出し、空気孔５５−１、５５−２の狭い空間で限定されていた渦が大きく拡大して崩壊するにつれて、燃焼室１において燃料流と空気流が急速に混合する。
【００５１】
このように、空気孔プレート５４に複数の空気孔を配置し、空気孔の上流側に燃料ノズル５６を配置すると、燃焼室１に流入した燃料は急速に分散するため、燃料と空気の混合度が増加し、短距離で急速に混合する。
【００５２】
一方、メインバーナ５３の外周側に配置された空気孔５５−３に関しては、燃料ノズル５６−３の先端を燃焼室１側出口端まで挿入している。そのため、空気孔５５−３を通過した空気流および燃料ノズル５６−３から噴出した燃料流は、別々に燃焼室１に流入する。ここで、本実施例の特徴は、メインバーナ５３の外周側に配置された空気孔５５−３に燃料ノズル５６−３を空気孔５５−３の出口端まで挿入したことである。
【００５３】
空気孔５５−３出口では燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−３はほとんど混合していないが、空気孔５５−３出口から噴出した燃焼用空気１２の流路断面積の急拡大により、空気孔５５−３内での狭い空間で限定されていた渦が大きく拡大して崩壊するにつれて、燃焼室１において下流に向かうほど燃料流と空気流が急速に混合する。
【００５４】
ここで、本実施例においてメインバーナ５３に旋回角と内傾角が設けられた効果について図５を用いて説明する。内周空気孔５５−１および５５−２の中心軸に沿って燃焼室１に噴出した燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−１、４１−２は、前述の機構により急速に混合されて混合気４２−１および４２−２となる。
【００５５】
内周空気孔５５−１および５５−２は円周方向に傾斜した旋回角を持っているため、内周空気孔５５−１および５５−２から噴出した混合気４２−１および４２−２は、燃焼室１の内部で螺旋状に旋回しながら下流側へ流れる旋回流となり、燃焼室１内部で旋回半径を拡大しながら下流側に流出する。
【００５６】
このように拡大しながら流下する旋回流は、旋回の中心軸上に逆方向の圧力勾配を誘導するので、旋回流の中で火炎４５内の反応により生じた燃焼ガス４４の一部は循環ガス４３として、バーナ中心近傍に生じる淀み領域４９に向けて循環し、内周空気孔５５−１から流入する混合気４２−１に対して活性化エネルギを与えることで燃焼反応を維持する着火源として機能する。
【００５７】
これにより燃焼室１内部に安定な円錐状の定常火炎４５が形成される。低い活性化エネルギで燃焼反応を開始する水素含有燃料の場合、後流４８に可燃混合気が連続的に供給されると、空気孔プレート近傍で火炎が形成される可能性があるが、空気孔に内傾角を付与することで、着火源となる高温燃焼ガス４３が淀み領域４９をはさんで離れた位置となり、互いに合流して円環状になった混合気４２に包み込まれているため、空気孔近傍の後流４８などには火炎が付着できない。
【００５８】
次に、本実施例において空気孔５５−３の出口端まで燃料ノズル５６−３を挿入した効果について説明する。空気孔５５−３から燃焼室１にメインバーナ燃料４１−３と燃焼用空気１２が噴出し、前述の機構により混合して混合気４２−３となり、燃焼室内で円錐状に広がる火炎４５に合流する。
【００５９】
混合気４２−３はこの合流する位置において、燃焼ガス４４から活性化エネルギを付与されて燃焼反応を開始し、混合気４２−３内部に火炎４５が伝播する。空気孔５５−３の出口端においては、メインバーナ燃料４１−３と燃焼用空気１２は混合が進行しておらず、燃焼用空気１２がメインバーナ燃料４１−３を包み込む形となっているため、空気孔５５−３の出口側に形成される後流４８にメインバーナ燃料４１−３が混入しにくくなる。
【００６０】
そのため、空気孔５５−３出口端の後流４８には、燃料がほとんど供給されず、定常的に火炎が形成されなくなるため、空気孔プレート５４への火炎接近を防止できる。また、火炎の外周側から空気孔プレート５４近傍に戻ってくる燃焼ガス４７−１や隣接するパイロットバーナやメインバーナで生成した高温の燃焼ガス４７−２の接触による着火エネルギの付与に対しても、燃焼用空気１２がメインバーナ燃料４１−３を包み込む形になっているため、メインバーナ燃料４１−３の温度上昇が緩和され、空気孔５４近傍での燃焼反応の進行を抑制でき、空気孔プレート５４への火炎接近を防止することができるため、空気孔プレート５４に火炎が接近し、不安定な状態となって発生する燃焼振動を制御することが可能となる。
【００６１】
また、前述のように外周側空気孔５５−３から噴出する混合気４２−３は空気孔５５−１および５５−２からの混合気４２−１および４２−２の燃焼反応により生じる燃焼ガス４４を着火源としているため、燃焼反応の開始位置が空気孔プレート５４から下流側になり、空気孔５５−３出口ではメインバーナ燃料４１−３と燃焼用空気１２の混合度が悪くても、燃焼反応を開始する位置では充分に混合が促進されており、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。なお、本実施例では水素含有燃料を対象に説明したが、ＬＮＧやＤＭＥ等の気体燃料にも適用可能である。
【００６２】
以上説明したように、本実施例のガスタービン燃焼器では、空気孔プレート近傍に火炎が接近することを防止できるため、火炎の接近によって発生する燃焼振動を抑制し、低ＮＯｘで安定に燃焼することが可能となる。また、空気孔プレートへの火炎の接近を防止することができるため、空気孔プレートの温度上昇を防止し、信頼性の高い低ＮＯｘガスタービン燃焼器を提供することが可能となる。
【００６３】
本実施例によれば、燃焼速度の速い燃料を燃焼させる場合に燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気孔とが同軸に配置された複数の同軸ノズルを備えたガスタービン燃焼器によって、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高いガスタービン燃焼器を実現できる。
【実施例２】
【００６４】
本発明の第２実施例である燃焼速度の速い燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器を図６５乃至図７を用いて説明する。
【００６５】
本実施例のガスタービン燃焼器のメインバーナ構造は図１に示した実施例１のものと同じであり、ここではそれを前提に説明する。
【００６６】
図６は図１に示したガスタービン燃焼器に係る第２実施例のガスタービン燃焼器に設けたメインバーナ５３の最外周列に配置された空気孔で隣接する２つの空気孔とそれに挿入された燃料ノズルを拡大した図である。図７はメインバーナ５３に配置した空気孔プレート５４に形成された最外周に配置された空気孔列のうちの一つを拡大した図である。
【００６７】
図６を用いてメインバーナ５３の最外周列の空気孔出口下流部における燃焼用空気と燃料の流れを説明する。図６（ａ）はメインバーナ５３の空気孔プレート５４を燃焼室１側から見たもので、図の左側が最外周空気孔列の中心であり、図６（ｂ）はメインバーナ５３の空気孔プレート５４をＸ−Ｘ’線の断面の概略図である。
【００６８】
燃料ノズル５６−３の先端は空気孔５５−３の出口近傍まで挿入されており、メインバーナ燃料４１−３は燃料ノズル５６−３を通って燃焼室１に向かって噴出し、燃焼室１で空気孔プレート５４の上流側から空気孔５５−３を通って燃焼室１に流した燃焼用空気１２と合流する。
【００６９】
本実施例のメインバーナ５３の特徴は、空気孔５５−３ａからの燃焼用空気１２が、空気孔５５−３ｂに設置した燃料ノズル５６−３ｂから噴出する燃料６０に向かって噴出するようにそれぞれの空気孔５５−３ａ、５５−３ｂを形成する位置や角度を設定したものである。
【００７０】
図２、図３に示したように、空気孔５５−３ａ、５５−３ｂはメインバーナの中心側に傾斜して噴出するよう内傾角φ３が与えられ、燃料ノズル５６−３ａ、５６−３ｂは燃焼室１の中心軸方向に燃料が噴出されるよう配置されている。
【００７１】
したがって、燃料６０は燃焼用空気１２と混合しにくくなり、燃料濃度の偏差が大きい混合気が火炎４５に到達し、その結果、局所的に燃焼ガス温度が上昇し、ＮＯｘ排出量が増加することが考えられる。
【００７２】
本実施例のメインバーナ５３では、例えば燃料ノズル５６−３ｂから噴出した燃料６０に、隣接する空気孔５５−３ａから噴出した燃焼用空気１２が衝突するように隣接する空気孔５５−３ｂが配置されているため、燃料６０と燃焼用空気１２が衝突することによって混合が促進され、均一濃度分布の混合気が火炎４５に流入して、火炎４５において局所的な高温領域がなくなり、ＮＯｘ排出量を低減することができる。
【００７３】
さらに、本実施例のメインバーナ５３の第２の特徴は、図６（ａ）に示すように、空気孔プレート５４の表面に空気孔５５−３によって燃焼室側出口に形成される楕円の中心、即ち、楕円形の長軸Ｘ−Ｘ‘の中心に対して、燃料ノズル５６−３ａ、５６−３ｂの中心をメインバーナ５３の外周側に偏心した位置に配設していることである。
【００７４】
図６（ｂ）に示すように、燃料ノズル５６−３ａの壁面と燃料ノズル５６−３ａとで形成される空気孔５５−３ａ内の断面形状が、空気孔の入口から出口にかけて変化するため、空気孔５５−３ａの内部を流下する燃焼用空気１２には空気流５９のような旋回成分が付与される。
【００７５】
前述したように、燃料ノズル５６−３ｂから噴出した燃料６０に、空気孔５５−３ａから噴出した燃焼用空気１２が燃焼質１の内部で衝突し、混合が促進されるが、本実施例のメインバーナ５３では空気孔５５−３ａから噴出した燃焼用空気１２には旋回成分が付与されているため、燃料６０と衝突したときに燃焼用空気１２の境界面積が増加するため、より混合が促進し、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
【００７６】
また、本実施例のメインバーナ５３では燃料ノズル５６−３ａを、空気孔プレート５４の出口近傍まで挿入しているため、実施例１のガスタービン燃焼器におけるメインバーナ５３で説明したように、空気孔プレート５４に火炎が接近することを抑制することができ、火炎の接近にともなって発生する燃焼振動の発生を制御することが可能となる。
【００７７】
かくして、本実施例のガスタービン燃焼器によれば、燃焼の安定性に優れ、ＮＯｘ排出量の少ない信頼性の高い低ＮＯｘ燃焼器を提供することが可能となる。
【００７８】
さらにまた、本実施例のメインバーナ５３の第３の特徴は、図７に示すように、メインバーナ５３の空気孔５５−３の上流側、すなわち、燃料分配器５７側となる空気孔の入り口側に切欠き５８を設けたことである。空気孔５５−３の入口に設けた切欠き５８は空気孔５５−３入口の燃焼用空気１２の流れを乱し、空気孔５５−３内に生じる空気流５９に旋回が付与されるのを助長する。
【００７９】
また、空気孔５５−３へ燃料ノズル５６を挿入すると、燃料ノズル５６の断面積だけ空気孔５５−３の流路面積が減少し、燃焼用空気１２の流量が低下するが、空気孔５５−３の入口に切欠き５８を設けたことで、空気孔５５−３の入口断面積が広がり、空気孔５５−３へ流入する燃焼用空気１２の量が増加する。なお、切欠き５８は一カ所でなく複数でも良く、さらに、周方向に連続した形状でも良い。
【００８０】
これらの効果で、燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−３の混合が促進され、燃焼温度の局所的な上昇を抑え、ＮＯｘの生成量を低減できる。また、空気孔５５−３の入口断面積が広がることにより、流路断面積の急縮小、急拡大による圧力損失が縮小するため、ガスタービン燃焼器での圧力損失が減少し、ガスタービンの効率低下を防止できる。
【００８１】
以上説明したように、本実施例のガスタービン燃焼器では、空気孔プレート近傍に火炎が接近することを防止できるため、火炎の接近によって発生する燃焼振動を抑制し、低ＮＯｘで安定に燃焼することが可能となる。
【００８２】
また、空気孔プレートへの火炎の接近を防止することができるため、空気孔プレートの温度上昇を防止し、信頼性の高い低ＮＯｘガスタービン燃焼器を提供することが可能となる。さらに、ガスタービン燃焼器での圧力損失を低減でき、ガスタービンの効率低下を防止できる。
【００８３】
本実施例によれば、燃焼速度の速い燃料を燃焼させる場合に燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気孔とが同軸に配置された複数の同軸ノズルを備えたガスタービン燃焼器によって、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高いガスタービン燃焼器を実現できる。
【実施例３】
【００８４】
本発明の第３実施例である燃焼速度の速い燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器を図８乃至図１１を用いて説明する。
【００８５】
図８は図１に示したガスタービン燃焼器に係る第３実施例のガスタービン燃焼器に設けたメインバーナ５３に設けた空気孔５５−１〜５５−５を形成した空気孔プレート５４を示した図である。また、図９及び図１０は図８に示した空気孔プレート５４の点線で囲んだメインバーナ５３を拡大した図である。図１１はメインバーナ５３近傍の空気および燃料の流れを示した図である。
【００８６】
本実施例に関わるガスタービン燃焼器の概略構成と燃焼器断面および圧縮機とタービン、燃料供給の系統は図１と同様であり、ここではそれを前提に説明する。
【００８７】
図８に本実施例で用いるガスタービン燃焼器に設けたメインバーナ５３を構成する空気孔プレート５４を示す。空気孔プレート５４の中心部にはパイロットバーナ５０が配置されている。
【００８８】
パイロットバーナ５０に設けられた空気孔５５−４および５５−５は、燃焼用空気が燃焼室１側から見て時計回りに旋回するように旋回角を付与されている。またパイロットバーナ５０の空気孔プレートは燃焼室１に対して、燃焼器エンドカバー８側に円錐状に窪んだ凹形状となっている。
【００８９】
本実施例のガスタービン燃焼器においてもパイロットバーナ５０の外周に５本のメインバーナ５３が配置され、それぞれに空気孔５５−１、５５−２、５５−３が設けられている。
【００９０】
空気孔プレート５４のうち点線で囲んだメインバーナ５３を図８に示す。メインバーナ５３の空気孔は同一のピッチ円を持つ３列の空気孔群からなっており、かつ燃焼室１に対してメインバーナ５３の中央部が円錐状に突出した形状となっている。空気孔５５−１、５５−２の燃焼室１側の出口は円錐状の突出し部の斜面部分に配置し、空気孔５５−３の燃焼室１側の出口は円錐状突出し部の外周側平面に配置している。
【００９１】
１列目（最内周）には、ピッチ円直径６１−１の円周上に円形断面を持つ１列目空気孔５５−１が４つ配置されている。また１列目空気孔５５−１には空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−１が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ１が付与されている。その外周にはピッチ円直径６１−２の円周上に円形断面を持つ２列目空気孔５５−２が８個配置されている。
【００９２】
２列目空気孔５５−２についても、最内周空気孔５５−１と同様に空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−２が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ２が付与されている。そのさらに外周に３列目（最外周）空気孔５５−３が１２個配置されている。
【００９３】
３列目（最外周）空気孔５５−３についても、１、２列目空気孔と同様に空気孔から噴出する燃料と空気の混合気４２−３が燃焼室１側から見て反時計回りに旋回するよう旋回角θ３が付与されている。
【００９４】
次に、内周側に設置された空気孔５５−１、５５−２と燃料ノズル５６の位置関係を示す。実施例１と同様に、メインバーナ燃料４１−１および４１−２は、空気孔プレート５４の上流側から、燃料ノズル５６−１、５６−２を通って空気孔５５の中心に向けて燃料供給される。
【００９５】
燃焼用空気１２も、燃料ノズル５６−１、５６−２の外周側から空気孔５５−１および５５−２に流入する。空気孔５５−１および５５−２を通過して燃焼室１に噴出すると、実施例１で記述した機構により燃料流及び空気流は急速に混合する。
【００９６】
メインバーナ５３の円錐状の突出し部の外周側平面に配置された空気孔５５−３に関しても、実施例１と同様に燃料ノズル５６−３の先端を燃焼室１側出口部まで挿入している。そのため、空気孔５５−３を通過した空気流および燃料ノズル５６−３から噴出した燃料流は、別々に燃焼室１に流入する。
【００９７】
空気孔５５−３出口では燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−３は混合していないが、空気孔５５−３出口から噴出した燃焼用空気１２の流路断面積の急拡大により、空気孔５５−３内での狭い空間で限定されていた渦が大きく拡大して崩壊するにつれて、燃焼室１において下流に向かうほど燃料流と空気流が急速に混合する。
【００９８】
ここで、図９を用いて本実施例のガスタービン燃焼器におけるメインバーナ５３の中央部が燃焼室１に対して円錐状に突き出す形状となっている効果を説明する。内周空気孔５５−１および５５−２の中心軸に沿って燃焼室１に噴出した燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−１、４１−２は、内周空気孔５５−１、５５−２の内部でも混合が促進されるが、円錐状の突出し部に設けられた空気孔５５−１および５５−２は空気孔５５−３に比べて距離が長くなり、混合気４２−１および４２−２の混合度を高められる。
【００９９】
混合気４２−１および４２−２の濃度偏差が小さくなるめ、燃焼温度の局所的な上昇を防止でき、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
【０１００】
また、本実施例のガスタービン燃焼器のように低い活性化エネルギで燃焼反応を開始する水素含有燃料の場合、後流４８に可燃混合気が連続的に供給されると、空気孔プレート近傍で火炎が形成される可能性がある。
【０１０１】
これに対して、空気孔プレート５４出口面を傾斜させると、空気孔５５から噴出する流体と構造物の表面のなす角が急峻になり、空気孔プレート５４出口近傍に生じる後流４８−１を小さくできる。このため、可燃混合気が連続的に供給される可能性のある領域を狭めることができ、その結果火炎４５の接近を防止できる。
【０１０２】
さらに、淀み領域４９は混合気４２−１の流れにより誘導された圧力分布により、バーナ外側の周囲空気から見ると圧力が低く、この淀み領域４９に向けて周囲空気が巻き込まれる流れ３２が生じる。そのため、後流４８に水素含有燃料２４が混入したとしても、空気孔周囲の流体がバーナ中央部に向けて押し流されるので、火炎４５の接近を防止する効果がある。
【０１０３】
また、空気孔プレート５４の表面は上記の巻き込み流れで覆われるため、局所的な過熱を避けることができ、信頼性の高いバーナ構造が得られる。特に、突出し部を持つ空気孔プレート５４では、淀み領域４９より空気孔５５−２および５５−３が上流側にあり、突出し部がないバーナに比べて淀み領域４９に向けて空気孔プレート５４近傍からの空気が流れやすい形状になっている。そのため、巻き込み流れが形成されやすく、火炎４５の接近を防止する効果により燃焼器の信頼性が高まる。
【０１０４】
さらに、上記の構造をもつガスタービン燃焼器では、空気孔プレートの出口側の表面積が増大するので、空気孔の開口面積を増加することができ、燃焼器の圧力損失を低減して、ガスタービンの効率低下を防止したり、燃焼に寄与する空気の比率を増加してＮＯｘ排出量を低減したりすることが容易になる。
【０１０５】
空気孔プレートの出口表面積を増加させるために、空気孔プレートに大きな円錐状の突出し部や窪み部を配置することが可能であるが、円錐の底面が隣接する円錐の底面と重なりあい、鋭角の形状変化部ができる。
【０１０６】
火炎からの輻射や熱伝達により空気孔プレートの温度が上昇し、鋭角な形状変化部に応力が集中すると、空気孔プレートに変形や破断が生じる可能性がある。
【０１０７】
他方、突出し部や窪み部を小さくして重なりあいを回避すると、空気孔を配置可能な傾斜面が限られるため、傾斜部に開口する空気孔プレートに開口できる面積が狭くなり、ガスタービンの効率低下とＮＯｘ排出量増加の要因となる。
【０１０８】
したがって、低ＮＯｘと圧力損失増加の防止を両立させるために、突出し部の外周側に平面部を形成し、その平面部に空気孔５５−３を設けている。平面部に配置された空気孔５５−３から混合気を噴出すると、後流４８の縮小効果や巻き込み流れによる掃気効果が得にくくなるので、平面部に火炎が付着しやすくなり、平面部に火炎を付着させない手段が必要となる。
【０１０９】
その手段として本実施例では、中央部が燃焼室１側に円錐状に突出し、その外周側の平面に空気孔５５−３を配置したメインバーナに空気孔５５−３の出口側まで燃料ノズル５６を挿入する方法を適用したことを特徴とする。
【０１１０】
円錐状の突出し部の外周側に配置された空気孔５５−３から燃焼室１にメインバーナ燃料４１−３と燃焼用空気１２が噴出し、前述の機構により混合して混合気４２−３となり、燃焼室内で円錐状に広がる火炎４５に合流する。
【０１１１】
この合流する位置において内周空気孔５５−１および５５−２から噴出した混合気４２−１および４２−２の燃焼により生じた燃焼ガス４４から活性化エネルギを付与されて燃焼反応を開始し、混合気４２−３内部に火炎４５が伝播する。
【０１１２】
このように外周側空気孔５５−３から噴出する混合気４２−３は空気孔５５−１および５５−２からの混合気４２−１および４２−２の燃焼反応により生じる燃焼ガス４４を着火源としているため、燃焼反応の開始位置が空気孔プレート５４から下流側になり、燃焼用空気１２とメインバーナ燃料４１−３の混合距離を長く取れる。そのため、空気孔５５−３出口では混合していなくても燃焼反応の開始位置では混合の進んだ状態となり、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。
【０１１３】
上記の概略構成を持つガスタービン燃焼器を、例えば燃料の水素濃度が変化する二酸化炭素分離・回収付石炭ガス化複合発電（ＣＣＳ−ＩＧＣＣ）プラントで運用する場合、水素濃度の上昇に伴い、空気孔プレート５４に火炎が接近しやすくなる可能性がある。
【０１１４】
その場合、図１１の外周側空気孔５５−３にメインバーナ燃料４１−３を供給する燃料ノズル５６−３へ、メインバーナ燃料４１−３とともに、窒素ガスの供給系統を通じて窒素ガス７１を供給することで、燃料の燃焼速度を低下させ、空気孔プレート５４への火炎の接近を防止できる。
【０１１５】
この場合、燃料ノズル先端を燃焼室１側まで挿入しなくても、燃焼速度を低下させる効果だけで外周側空気孔５５−３の出口付近で燃焼反応が進行するのを抑制可能である。
【０１１６】
以上のように、本実施例のガスタービン燃焼器では、空気孔プレートへの火炎の接近を抑制できるため、火炎接近にともなう燃焼振動の発生を抑制することが可能となる。また、空気孔５５を配置する場所を限定する必要がなくなり、空気孔プレートの開口面積を増加できるため、燃焼器での圧力損失低減によるガスタービンの効率低下防止と燃焼用空気の増量によるＮＯｘ排出量低減を実現できる。
【０１１７】
さらに、火炎が空気孔プレートに接近するのを防止でき、構造物を溶損させるなどの信頼性上の問題を引き起こさないようにできる。
【０１１８】
本実施例によれば、燃焼速度の速い燃料を燃焼させる場合に燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気孔とが同軸に配置された複数の同軸ノズルを備えたガスタービン燃焼器によって、空気孔を形成した空気孔プレートに火炎が近接するのを回避して低ＮＯｘ燃焼を実現する共に、燃焼速度の速い燃料を安定して燃焼させる信頼性の高いガスタービン燃焼器を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は燃焼速度の速い燃料を燃焼させるガスタービン燃焼器に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１：燃焼室、  ２：燃焼器外筒、  ３：燃焼器ライナ、  ４：燃焼器尾筒、  ５：圧縮機、  ６：タービン、  ７：車室、  ８：燃焼器エンドカバー、  ９：燃焼器、  １０：圧縮空気、  １１：冷却空気、  １２：燃焼用空気、  １３：燃焼ガス、  １５：起動用燃料、  ２４：水素含有燃料、３０：発電機、  周囲空気の流れ３２、  ４０、４０−１、４０−２：パイロット燃料、  ４１、４１−１、４１−２、４１−３：メインバーナ燃料、  ４２、４２−１、４２−２、４２−３：混合気、  ４３：循環ガス、  ４４：燃焼ガス、  ４５：火炎、  ４６、４６−１、４６−２：旋回流、  ４７−１、４７−２：燃焼ガス、  ４８、４８−１：後流、  ４９：淀み領域、  ５０：パイロットバーナ、  ５１：起動用燃料ノズル、  ５３：メインバーナ、  ５４：空気孔プレート、  ５５、５５−１、５５−２、５５−３、５５−３ａ、５５−３ｂ、５５−４、５５−５：空気孔、  ５６、５６−１、５６−２、５６−３、５６−３ａ、５６−３ｂ：燃料ノズル、  ５７：燃料分配器、  ５８：空気孔プレート切欠き、  ５９：空気流、  ６０：燃料、  ６１、６１−１、６１−２、６１−３：空気孔ピッチ円直径、  ７１：窒素ガス、１０１：燃料圧縮機、  １０２：水素濃度検知手段、  １０３：遮断弁、  １０４、１０４ａ：起動用燃料遮断弁、  １０４ｂ：水素含有パイロット燃料遮断弁、  １０５：パイロット燃料圧力調整弁、  １０５ａ：起動用燃料パイロット燃料圧力調整弁、  １０５ｂ：水素含有パイロット燃料圧力調整弁、  １０５ｃ：水素含有内周パイロット燃料圧力調整弁、  １０５ｄ：水素含有外周パイロット燃料圧力調整弁、  １０６：パイロット燃料流量調整弁、  １０６ａ：起動用燃料パイロット燃料流量調整弁、  １０６ｂ：水素含有燃料パイロット燃料流量調整弁、  １０６ｃ：水素含有燃料内周パイロット燃料流量調整弁、  １０６ｄ：水素含有燃料外周パイロット燃料流量調整弁、  １０７：メイン燃料供給圧力調整弁、  １０７ａ：内周側メイン燃料圧力調整弁、  １０７ｂ：外周側メイン燃料圧力調整弁、  １０８：メイン燃料流量調整弁、  １０８ａ：内周側メイン燃料流量調整弁、  １０８ｂ：外周側メイン燃料流量調整弁。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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