(57)【要約】      （修正有）【課題】予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともに、高効率化、低ＮＯｘ化及び部品点数の削減を可能としたガスタービン燃焼器を提供する。【解決手段】燃料と空気とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼室５０と、前記燃焼室に燃料と空気とを供給するバーナ５とを備えたガスタービン燃焼器２において、前記バーナは、燃料を噴射する複数の燃料噴孔が形成された環状配管３８と前記環状配管に接続された複数の供給配管３７とを有する環状燃料ノズル９２と、前記環状燃料ノズルの下流側に離間して配設され、前記複数の燃料噴孔と対向して複数の空気孔３３が形成された空気孔プレート３２とを備える。【選択図】図２
2016023916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料と空気とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼室と、
前記燃焼室に燃料と空気とを供給するバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、
前記バーナは、
燃料を噴射する複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、
前記環状燃料ノズルの下流側に離間して配設され、前記複数の燃料噴孔と対向して複数の空気孔が形成された空気孔プレートと
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に記載のガスタービン燃焼器において、
前記環状配管には、前記複数の空気孔のそれぞれに対向して２つ以上の燃料噴孔が形成され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１に記載のガスタービン燃焼器において、
前記複数の供給配管の数が前記環状配管に形成された燃料噴孔の数より少ないことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
請求項３に記載のガスタービン燃焼器において、
前記環状配管は、前記複数の燃料噴孔の少なくとも１つを含む複数の配管部に区画され、前記複数の配管部のそれぞれに前記複数の供給配管の少なくとも１つが接続され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３に記載のガスタービン燃焼器において、
前記複数の燃料噴孔が形成された位置における前記環状配管の流路断面積が、前記複数の供給配管が接続された位置からの距離に応じて小さくなるよう形成されたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
燃料と空気とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼室と、
前記燃焼室に燃料を噴射する燃料ノズルと前記燃焼室に空気を供給する空気導入管とを有する拡散燃焼式のパイロットバーナと、
前記パイロットバーナの外周側に配設され、前記燃焼室に燃料と空気との予混合気を供給する予混合燃焼式のメインバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、
前記メインバーナは、
複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、
前記複数の燃料噴孔から噴射された燃料に空気を混合させて予混合気を生成する予混合器と
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全に対する規制や社会的要求により、圧縮機、燃焼器及びタービン等を備えるガスタービンには更なる高効率化、低ＮＯｘ化が求められている。ガスタービンの高効率化を図る方法として、燃焼器で形成する火炎の温度を上げてタービン入口の燃焼ガス温度を上昇させる方法があるが、火炎温度の上昇に伴ってＮＯｘの排出量が増加する可能性がある。
【０００３】
一方、ＮＯｘの排出量を抑制する燃焼器として、予混合燃焼を採用した燃焼器がある。予混合燃焼とは、燃料と空気を予め混合した混合気を燃焼室に供給して燃焼させる燃焼方式のことである。この予混合燃焼を採用した燃焼器では、予混合器を備えるバーナと、このバーナに対して混合気の流れ方向の下流側に配置された燃焼室とが設けられている。予混合器は燃料と空気を混合して混合気を生成する装置であり、この予混合器で生成された混合気は燃焼室に供給され、燃焼室内で燃焼する。このように燃料と空気を予め混合して燃焼室に供給することにより、燃焼室内に形成される火炎の温度が均一化し、燃焼器におけるＮＯｘの排出量が抑制される。しかし、燃料に混合させる空気の温度が上昇したり、燃料に含まれる水素含有量が増加すると燃焼速度が増加し、燃焼室内に形成された火炎が予混合器内に逆流する、いわゆる逆火が起こる可能性がある。ＮＯｘの排出量を抑制するとともに耐逆火性に優れたガスタービン燃焼器として、例えば特許文献１又は２に記載のものがある。
【０００４】
特許文献１及び２に記載のガスタービン燃焼器では、多数の燃料ノズルの下流側に、これら燃料ノズルと対向して多数の空気孔が形成された空気孔プレートを配設し、各燃料ノズルから各空気孔に向けて燃料を噴射することにより、各空気孔から燃料と空気の同軸噴流を燃焼室に噴出する。このように多数の空気孔から燃料と空気の同軸噴流を噴出することにより、燃料と空気の混合が促進され、ＮＯｘの排出量を低減することができる。また、燃料ノズルと対向する位置に空気孔が形成されているため、燃料ノズルから噴射された燃料が空気孔プレートの上流側に滞留することがなく、燃焼室内に形成された火炎の逆流を防止できる。さらに、各燃料ノズルから噴出する燃料流量を調節して各空気孔における予混合気の燃空比を精度良く制御することにより、ガスタービンの運転状態によらず安定燃焼を実現することができる。
【０００５】
さらに、特許文献２に記載のガスタービン燃焼器では、燃料ノズルの先端を空気孔に挿入することにより、燃料ノズルの先端付近に渦を発生させ、この渦によって燃料と空気の混合を更に促進し、ＮＯｘ排出量の低減効果の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４０２１１１７号公報
【特許文献２】特許第４９５９６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１又は２に記載のガスタービン燃焼器では、空気孔と同数の燃料ノズルが配設されるため部品点数が多く、構造信頼性の確保に要する時間や製造コストが増加するといった課題が生じる。
【０００８】
また、特許文献２に記載のガスタービン燃焼器では、空気孔に挿入された燃料ノズルの先端によって空気孔の空気流路が狭められるため、燃料ノズルの先端付近における空気流速が高速となり、圧力損失の増加によってガスタービン効率が低下するおそれがある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともに、高効率化、低ＮＯｘ化及び部品点数の削減を可能としたガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るガスタービン燃焼器は、燃料と空気とを燃焼して燃焼ガスを発生する燃焼室と、前記燃焼室に燃料と空気とを供給するバーナとを備えたガスタービン燃焼器において、前記バーナは、燃料を噴射する複数の燃料噴孔が形成された環状配管と前記環状配管に接続された複数の供給配管とを有する環状燃料ノズルと、前記環状燃料ノズルの下流側に離間して配設され、前記複数の燃料噴孔と対向して複数の空気孔が形成された空気孔プレートとを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともに、高効率化、低ＮＯｘ化及び部品点数の削減を可能としたガスタービン燃焼器を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器のバーナ付近の構造を示す部分断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る燃料ノズル及び環状燃料ノズルを下流側から見た図（図２のＡ−Ａ線矢視図）である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るバーナの構造を示す図（図２のＢ−Ｂ線断面図）である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る旋回プレートを下流側から見た図（図２のＣ−Ｃ線矢視図）である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る旋回プレートに形成された空気孔の形状を示す図（図５のＥ−Ｅ線断面図）である。
【図７】本発明の第１実施形態に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。
【図８】本発明の第１実施形態に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図７のＦ−Ｆ線断面図）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係るガスタービン燃焼器における燃料ステージングを示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図１０のＧ−Ｇ線断面図）である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示すＵ（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。
【図１３】本発明の第４実施形態の一例に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。
【図１４】本発明の第４実施形態の別例に係るバーナにおける燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器の断面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態に係るパイロットバーナ及びメインバーナを下流側から見た図（図１５のＨ−Ｈ線矢視図）である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係るメインバーナが備える燃料ノズル及び環状燃料ノズルの下流側を示す図（図１５のＩ−Ｉ線矢視図）である。
【図１８】本発明の第５実施形態に係るメインバーナの構造を示す図（図１５のＪ−Ｊ線断面図）である。
【図１９】本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの全体構成図である。
【図２０】本発明の第６実施形態に係るパイロットバーナ及びメインバーナを下流側から見た図（図１９のＫ−Ｋ線矢視図）である。
【図２１】本発明の第６実施形態に係るパイロットバーナ及びメインバーナの構造を示す図（図１９のＬ−Ｌ線断面図）である。
【図２２】本発明の第６実施形態に係るパイロットバーナ及びメインバーナの構造を示す図（図１９のＭ−Ｍ線断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（構成）
１．ガスタービンプラント
まず、本実施形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの構成について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器２を備えたガスタービンプラント１０００の全体構成図である。ガスタービンプラント１０００は、圧縮機１と、ガスタービン燃焼器２と、タービン３と、発電機３０とを備えており、圧縮機１、タービン３及び発電機３０は、共通のシャフト３１によって相互に連結されている。
【００１６】
圧縮機１は、タービン３によって回転駆動され、吸気部（不図示）を介して吸い込まれた吸い込み空気１００を加圧して高圧空気１０１を生成し、ガスタービン燃焼器２に供給する。ガスタービン燃焼器２は、圧縮機１から供給された高圧空気１０１と燃料系統２００（後述）から供給される燃料とを混合燃焼させ、発生した高温の燃焼ガス１０２をタービン３に供給する。タービン３は、ガスタービン燃焼器２から供給された燃焼ガス１０２の膨張作用によって回転駆動される。発電機３０は、タービン３によって回転駆動され、電力を発生する。
【００１７】
２．ガスタービン燃焼器
ガスタービン燃焼器２は、ガスタービン装置のケーシング４の内部に配設された燃焼室５０及びバーナ５と、ケーシング４の外部に配設された燃料ヘッダ４０及び燃料系統２００とを備えている。
【００１８】
燃焼室５０は、円筒状の燃焼器ライナ１０の内側に形成された空間であり、バーナ５を介して供給される燃料と空気を燃焼し、燃焼ガス１０２を発生させる。
【００１９】
燃焼器ライナ１０のバーナ５から遠い側（燃焼ガス１０２の流れ方向の下流側）は、尾筒内筒１２の一端に挿し込まれている。尾筒内筒１２は、燃焼室５０で発生した燃焼ガス１０２をタービン３に導くものであり、尾筒内筒１２の他端はガスタービン燃焼器２とタービン３とを接続する管路（不図示）に接続されている。
【００２０】
燃焼器ライナ１０の外周側には、燃焼器ライナ１０を覆う円筒状のフロースリーブ１１が設けられている。燃焼器ライナ１０とフロースリーブ１１との間に形成される環状の空間は、圧縮機１からバーナ５の上流側に高圧空気１０１を導く環状流路４８を構成している。
【００２１】
尾筒内筒１２の外周側には、尾筒内筒１２を覆う尾筒外筒１３が設けられている。フロースリーブ１１のバーナ５から遠い側（燃焼ガス１０２の流れ方向の下流側）は、尾筒外筒１３の一端に挿し込まれており、尾筒外筒１３の他端はケーシング４内に開口している。尾筒内筒１２と尾筒外筒１３との間に形成された環状の空間は、尾筒外筒１３の他端から流入する高圧空気１０１を環状流路４８に導く環状流路４７を構成している。
【００２２】
環状流路４７に流入した高圧空気１０１は、尾筒内筒１２の外壁面側から尾筒内筒１２を対流冷却する。環状流路４７を通過して環状流路４８に流入した高圧空気１０１は、燃焼器ライナ１０を対流冷却する。また、環状流路４８を流れる高圧空気１０１の一部は、燃焼器ライナ１０の壁面に設けられた多数の冷却孔（不図示）から燃焼器ライナ１０の内部へ流入し、燃焼器ライナ１０のフィルム冷却に使用される。フィルム冷却に使用されなかった残りの高圧空気１０１は、環状流路４８を通過してバーナ５に到達する。バーナ５に到達した高圧空気１０１は、燃料系統２００から燃料ヘッダ４０を介してバーナ５に供給された燃料と併せて燃焼室５０に供給され、燃焼される。
【００２３】
燃料系統２００は、燃料供給源（不図示）に接続された共通燃料系統２０と、この共通燃料系統２０から分岐して設けられた第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄとを備えている。共通燃料系統２０には燃料遮断弁（開閉弁）２１が設けられ、第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄのそれぞれには第１〜第４燃料流量調節弁２１Ａ〜２１Ｄが設けられている。なお、共通燃料系統２０から分岐して設けられる燃料系統の数は４つに限定されない。
【００２４】
燃料ヘッダ４０は、燃焼器ライナ１０の中心軸（不図示）から径方向に向かって順に、第１ヘッダ部４０Ａ、第２ヘッダ部４０Ｂ、第３ヘッダ部４０Ｃ及び第４ヘッダ部４０Ｄに区画されており、第１〜第４ヘッダ部４０Ａ〜４０Ｄには、第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄがそれぞれ接続されている。第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄから供給された燃料は、第１〜第４ヘッダ部４０Ａ〜４０Ｄを介してバーナ５に供給される。なお、燃料ヘッダ４０の区画数は４つに限定されない。
【００２５】
第１燃料系統２０Ａから第１ヘッダ部４０Ａに供給される燃料（以下、Ｆ１燃料という）の流量は、第１燃料流量調節弁２１Ａによって調節され、第２燃料系統２０Ｂから第２ヘッダ部４０Ｂに供給される燃料（以下、Ｆ２燃料という）の流量は、第２燃料流量調節弁２１Ｂによって調節され、第３燃料系統２０Ｃから第３ヘッダ部４０Ｃに供給される燃料（以下、Ｆ３燃料という）の流量は、第３燃料流量調節弁２１Ｃによって調節され、第４燃料系統２０Ｄから第４ヘッダ部４０Ｄに供給される燃料（以下、Ｆ４燃料という）の流量は、第４燃料流量調節弁２１Ｄによって調節される。第１〜第４燃料流量調節弁２１Ａ〜２１ＤによってＦ１〜Ｆ４燃料の流量を個別に調節することにより、ガスタービンプラント１０００の発電量が制御される。
【００２６】
３．バーナ
次に、バーナ５の詳細な構成について説明する。図２は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器２のバーナ５付近の構造を示す部分断面図である。バーナ５は、複数の燃料ノズル９１と、複数の環状燃料ノズル９２と、空気孔プレート３２とを備えている。
【００２７】
以下、バーナ５が備える各部材の構成について説明する。なお、バーナ５は、燃焼器ライナ１０の中心軸（不図示）を中心とした同心円状の複数（本実施形態では８つ）の環状列に区画されており、これら複数の環状列を内周側から外周側に向かって第１列、第２列、…、第８列と適宜称する。
【００２８】
４．燃料ノズル及び環状燃料ノズル
図２に示すように、燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２は、燃料ヘッダ４０に支持されており、それぞれ下流側に配設された空気孔プレート３２に向けて燃料系統２００から供給された燃料を噴射する。燃料ノズル９１は、第１列から第４列の全周に渡って燃料ノズル９１が配置されている。一方、環状燃料ノズル９２は、第５列から第８列にそれぞれ１つずつ配置されている。環状燃料ノズル９２は、環状配管３８と、環状配管３８に接続された複数の供給配管３７とを備えており、環状配管３８の下流側側面には、燃料を噴射する燃料噴孔３６が複数設けられている。なお、本実施形態は第１列から第４列に燃料ノズル９１を配置し、第５列から第８列に環状燃料ノズル９２を配置しているが、各環状列に配置する燃料ノズルの種類はこれに限定されない。
【００２９】
図３は、燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２を下流側から見た図（図２のＡ−Ａ線矢視図）である。燃料ノズル９１の先端には、燃料噴孔３６が１つ形成されている。環状燃料ノズル９２を構成する環状配管３８の下流側側面には、複数の燃料噴孔３６が所定の間隔（以下、孔間距離という）で穿孔されている。なお、第８列の環状燃料ノズル９２を構成する環状配管３８は、図２で示したサポート１５との干渉を避けるため、サポート１５が取り付けられる位相において不連続に形成されている。なお、図３において、第１列〜第４列は第１バーナ部５Ａを構成し、第５列は第２バーナ部５Ｂを構成し、第６列は第３バーナ部５Ｃを構成し、第７列及び第８列は第４バーナ部５Ｄを構成している。第１〜第４バーナ部５Ａ〜５Ｄには、それぞれ前述した第１〜第４ヘッダ部４０Ａ〜４０Ｄを介して第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄが接続されている。第１〜第４燃料系統２０Ａ〜２０Ｄから第１〜第４バーナ部５Ａ〜５Ｄに供給されるＦ１〜Ｆ４燃料の流量を個別に調節することにより、後述する燃料ステージングが可能となる。
【００３０】
図４は、本実施形態に係るバーナ５の構造を示す図（図２のＢ−Ｂ線断面図）である。第１ヘッダ部４０Ａを介して第１バーナ部５Ａに供給されたＦ１燃料は、燃料ノズル９１に流入する。第２〜第４ヘッダ部４０Ｂ〜４０Ｄを介して第２〜第４バーナ部５Ｂ〜５Ｄ供給されたＦ２〜Ｆ４燃料は、図中点線で示す供給配管３７を通って環状配管３８に流入する。環状配管３８は内部が中空の円管で全周が連通しており、円管内部の全体に燃料が行き渡る構造となっている。供給配管３７は、環状配管３８を流れる燃料流量が周方向で不均一とならないように、適当な間隔を空けて環状配管３８に接続されている。なお、第８列に配置される環状燃料ノズル９２においては、環状配管３８が不連続な複数の配管部で構成されているため、それぞれの配管部に供給配管３７を少なくとも１つ接続する必要がある。
【００３１】
５．空気孔プレート
空気孔プレート３２は、図２に示すように、ベースプレート３２Ａと旋回プレート３２Ｂとを備えている。ベースプレート３２Ａ及び旋回プレート３２Ｂは、サポート１５を介して燃料ヘッダ４０に取り付けられるとともに、スプリングシール１４を介して燃焼器ライナ１０の内側に保持されている。本実施形態におけるサポート１５は、平板を曲げ加工して形成されており、その曲げ構造によって空気孔プレート３２の周方向の熱伸びを吸収することにより、バーナ５の構造信頼性を高めることができる。以下、ベースプレート３２Ａ及び旋回プレート３２Ｂのそれぞれの構成について説明する。
【００３２】
６．ベースプレート
ベースプレート３２Ａは、図２に示すように、燃焼器ライナ１０と中心軸を同じくする円形状のプレートであり、複数の燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２の下流側に離間して配設されている。
【００３３】
ベースプレート３２Ａの第１列から第４列には、複数の燃料ノズル９１のそれぞれに対向して複数の空気孔３３Ａが形成されている。すなわち、ベースプレート３２Ａ第１列から第４列には、全周に渡って空気孔３３Ａが形成されている。このように燃料ノズル９１と空気孔３３Ａとを対向させて配置することにより、図２の拡大図に示すように、燃料ノズル９１から噴射された燃料（以下、燃料噴流という）３４は、空気孔３３Ａを通過する空気（以下、空気噴流という）３５で外周が覆われた同軸噴流としてベースプレート３２Ａを通過する。
【００３４】
ベースプレート３２Ａの第５列〜第８列には、複数の環状燃料ノズル９２に設けられた複数の燃料噴孔３６のそれぞれと対向して複数の空気孔３３Ａが形成されている。すなわち、ベースプレート３２Ａの第５列から第８列には、全周に渡って空気孔３３Ａが形成されている。
【００３５】
なお、本実施形態における空気孔３３Ａは、両開口部を構成する２つの円と母線とが直交する直円柱状に形成されている。
【００３６】
７．旋回プレート
旋回プレート３２Ｂは、図２に示すように、燃焼器ライナ１０と中心軸（不図示）を同じくする円形状のプレートであって、ベースプレート３２Ａの下流側端面に密着して配設されている。図５は、旋回プレート３２Ｂを下流側から見た図（図２のＣ−Ｃ線矢視図）である。旋回プレート３２Ｂには、ベースプレート３２Ａに形成された複数の空気孔３３Ａのそれぞれと連通する複数（空気孔３３Ａと同数）の空気孔３３Ｂが形成されている。すなわち、旋回プレート３２Ｂの第１列から第８列の各環状列には、全周に渡って空気孔３３Ｂが形成されている。
【００３７】
図６は、旋回プレート３２Ｂに形成された空気孔３３Ｂの形状を示す図（図５のＥ−Ｅ線断面図）である。図６に示すように、空気孔３３Ｂは、両開口部を構成する２つの円とこれら２つの円を結ぶ母線とが直交しない斜円柱状に形成されている。すなわち、空気孔３３Ｂは旋回角を有する旋回空気孔であり、下流側開口部が上流側開口部に対して周方向にずれている。具体的には、空気孔３３Ｂの上流側開口部の中心と下流側開口部の中心とを結んで得られる空気孔３３Ｂの中心軸Ｙが、ベースプレート３２Ａに形成された空気孔３３Ａの中心軸Ｘに対して周方向に所定の角度α°で傾斜している。この所定の角度α°は、空気孔３３Ｂの下流側開口部における空気及び燃料の噴出方向を決定づけるパラメータであり、第１列から第８列の環状列毎に最適な値に設定されている。
【００３８】
バーナ５において、孔間距離が消炎距離より大きく設定されると、旋回プレート３２Ｂに火炎が付着して火炎の安定性が強化される。一方、孔間距離が消炎距離以下に設定されると、旋回プレート３２Ｂから離れて火炎が形成される。空気孔３３Ｂの出口側開口部の下流側付近では、燃焼室５０に向かって流路が急拡大することにより燃料噴流３４と空気噴流３５の混合が急速に進むため、旋回プレート３２Ｂから下流に離れた位置に火炎を形成することにより、燃料と空気が十分に混合された予混合気が火炎に到達して燃焼するため、低ＮＯｘ燃焼を実現できる。すなわち、第１列〜第８列における孔間距離をそれぞれ最適に調整することで、安定燃焼と低ＮＯｘ燃焼の両方を実現できる。
【００３９】
（動作）
次に、本発明の第１実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について説明する。
【００４０】
図７は、環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。なお、図７は、第５列に配置された環状燃料ノズル９２おける燃料と空気の流れを示しているが、第６列〜第８列に配置された環状燃料ノズルの場合もこれと同様である。また、第１列〜第４列に配置された燃料ノズル９１における燃料と空気の流れについては、従来技術と同様であるため説明を省略する。
【００４１】
図２に示した環状流路４８を通過してベースプレート３２Ａの上流側まで到達した高圧空気１０１は、図７に示すように、空気噴流３５としてベースプレート３２Ａに形成された空気孔３３Ａに流入する。燃料ヘッダ４０に供給された燃料は、供給配管３７に流入する。供給配管３７を通過して環状配管３８に流入した燃料は、燃料噴孔３６から燃料噴流３４として噴出し、空気孔３３Ａに流入する。なお、各燃料噴孔３６から噴出する燃料流量が周方向で不均一となることを防止するため、供給配管３７は環状配管３８の燃料噴孔３６と対向しない位置に接続されている。空気孔３３Ａに流入した燃料噴流３４は、空気噴流３５と急速混合しながら空気孔３３Ａを通過し、混合気となって旋回プレート３２Ｂに形成された空気孔３３Ｂに流入する。空気孔３３Ｂは、図６に示したように、空気孔３３Ａに対して周方向に所定の角度α°で傾斜しているため、空気孔３３Ｂを通過した混合気には旋回方向の速度成分が付与される。空気孔３３Ｂの下流側開口部は燃焼室５０に開口しているため混合気の流路が急拡大し、空気孔３３Ｂの下流側開口部付近で混合が更に促進される。空気孔３３Ｂから噴出した燃料噴流３４と空気噴流３５の混合気は、予混合気９３として燃焼室５０に噴出し燃焼する。
【００４２】
図８は、環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れを模式的に示す図（図７のＦ−Ｆ線断面図）である。環状配管３８のベースプレート３２Ａ側には、環状配管３８と高圧空気１０１との相互作用によって後流渦３９が発生する。燃料噴孔３６から噴出する燃料噴流３４は、後流渦３９の持つ強い乱れによって空気噴流３５と混合しながら空気孔３３Ａに流入する。なお、環状配管３８は空気孔３３Ａの上流側開口部から離間して配置されているため、空気孔３３Ａの上流側開口部及び内部で空気噴流３５の流速が増加することはない。
【００４３】
図９は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器２における燃料ステージングを示す図である。図９において、横軸は経過時間、縦軸は燃料流量を示している。
図９に示すように、ガスタービン点火時は、第１〜第３燃料系統２０Ａ〜２０ＣからＦ１〜Ｆ３燃料が供給されるため、バーナ５の第１列〜第６列から燃料が噴射される。一方、第４燃料系統２０ＤからＦ４燃料が供給されないため、バーナ５の第７列及び第８列から燃料は噴射されない。
【００４４】
ガスタービン点火後、Ｆ１燃料のみを供給する（第１列〜第４列のみから燃料が噴射される）単独燃焼に切り替えられ、定格回転数無負荷状態（ＦＳＮＬ：Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｅｄ Ｎｏ Ｌｏａｄ）に達するまでタービン３が昇速される。
【００４５】
タービン３が定格回転数まで昇速したら発電を開始し、ガスタービン負荷を増加させる。このガスタービン負荷の増加に応じて、バーナ５の燃空比が安定燃焼範囲となるようにＦ２燃料、Ｆ３燃料、Ｆ４燃料の順に燃料を追加供給し、燃料の供給範囲をバーナ５の第５列、バーナ５の第６列、バーナ５の第７列及び第８列と段階的に拡大させていく。ガスタービン負荷は、バーナ５の第１列〜第８列の全てから燃料が噴射される燃焼状態で、定格回転数定格負荷（ＦＳＦＬ：Ｆｕｌｌ Ｓｐｅｅｄ Ｆｕｌｌ Ｌｏａｄ）に達する。
【００４６】
（効果）
（１）本実施形態では、多数の空気孔３３から燃料噴流３４と空気噴流３５の同軸噴流が燃焼室５０に噴出するため、燃料と空気の界面が増加して燃料と空気の混合がより促進される。これにより、燃焼室５０における燃焼時にＮＯｘの発生量を抑制することができる。
【００４７】
（２）本実施形態では、バーナ５の第５列から第８列において、空気孔３３Ａと同数の燃料ノズル９１を配置するのではなく、環状燃料ノズル９２を１つずつ配置し、各環状燃料ノズル９２は、各環状配管３８に形成された燃料噴孔３６の数よりも少ない数の供給配管３７を備える構成とした。これにより、バーナ５の部品点数を削減でき、ガスタービン燃焼器の構造信頼性を高めることができる。さらに、空気孔プレート３２と燃料ヘッダ４０との間に形成される高圧空気１０１の流路面積が拡大するため、ベースプレート３２Ａと燃料ヘッダ４０の間を通過する高圧空気１０１の流速が低減し、圧力損失によるガスタービン効率の低下を抑制することができる。
【００４８】
（３）本実施形態に係る空気孔プレート３２には、燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２の燃料噴孔３６と対向する位置に空気孔３３Ａが形成されているため、空気孔プレート３２と燃料ヘッダ４０との間に形成された空間に可燃範囲の未燃混合気が連続して形成されることはない。そのため、この空間に火炎が逆流して空気孔プレート３２を溶損することはなく、燃焼器の構造信頼性を高めることができる。
【００４９】
（４）本実施形態では、燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２が空気孔プレート３２の上流側に離間して配置されている。そのため、燃料ノズル９１の先端を空気孔３３Ａに挿し込むことで燃料と空気の混合を促進する従来技術の構成に比べて、空気孔３３Ａ内における空気噴流３５の流速の増加が抑制されるとともに、環状配管３８の下流側側面に発生する高圧空気１０１の後流渦３９によって燃料噴流３４と空気との混合が促進される。すなわち、圧力損失の増加によってガスタービン効率を低下させることなく、ＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００５０】
（５）本実施形態では、バーナ５の第５列〜第８列に環状燃料ノズル９２が１つずつ配置されるため、同列の空気孔３３Ａにおける燃空比が均一化し、バーナ５における流量と燃空比の周方向偏差を小さくすることができる。従って、各空気孔３３Ｂから噴出する予混合気９３の燃空比を精度良く制御することにより、ガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現することができる。
【００５１】
（６）本実施形態では、旋回プレート３２Ｂの空気孔３３Ｂがベースプレート３２Ａの空気孔３３Ａに対して周方向に角度α°で傾斜しており、空気孔３３Ｂから噴出した混合気によってバーナ５の下流側に循環流が形成される。これにより、より安定した火炎を形成することができる。
【００５２】
（７）本実施形態では、燃料ヘッダ４０が第１〜第４ヘッダ部４０Ａ〜４０Ｄに区画されており、第１〜第４バーナ部５Ａ〜５Ｄに供給されるＦ１〜Ｆ４燃料を個別に調節することができる。これにより、燃料を噴射する空気孔３３の数をガスタービンの各運転過程で要求される燃料流量に応じて段階的に変化させる燃料ステージングが可能となり、ガスタービン部分負荷運転時の安定燃焼を実現するとともにＮＯｘの排出量を抑制することができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００５４】
（構成）
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第１実施形態とほぼ同様であり、環状燃料ノズル９２の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
【００５５】
図１０及び図１１は、環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図及び図１０のＧ−Ｇ線断面図）である。図１０及び図１１において、第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００５６】
第１実施形態では、図７又は図８に示したように、１つの空気孔３３Ａと対向して１つの燃料噴孔３６が環状配管３８に穿孔されているが、本実施形態では、図１０及び図１１に示すように、１つの空気孔３３Ａと対向して複数（本実施形態では４つ）の燃料噴孔３６が環状配管３８に穿孔されている。なお、１つの空気孔３３Ａと対向して環状配管３８に穿孔される燃料噴孔３６の数は４つに限定されない。
【００５７】
（動作）
次に、本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
図１１に示すように、空気孔３３Ａと対向して形成された複数の燃料噴孔３６から噴出した複数の燃料噴流３４は、空気孔３３Ａの上流側開口部において、それぞれ空気噴流３５と急速混合し、空気孔３３Ａに流入する。空気孔３３Ａに流入した混合気は、図１０に示すように、空気孔３３Ｂに流入した後、第１実施形態と同様、予混合気９３として燃焼室５０に供給され燃焼する。
【００５９】
（効果）
本実施形態によれば、第１実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
【００６０】
本実施形態では、各空気孔３３Ａに対して複数の燃料噴孔３６から燃料が噴射されるため、燃料の初期分散が向上し、燃料と空気の混合が促進される。これにより、ＮＯｘの排出量を更に抑制することができる。
【００６１】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００６２】
（構成）
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第２実施形態とほほ同様であり、環状燃料ノズル９２の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
【００６３】
図１２は、環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。図１２において、第２実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００６４】
図１２に示すように、本実施形態では、環状配管３８の内部が仕切り４３によって区画されている。なお、仕切り４３の数及び位置は特に限定されない。
【００６５】
（動作）
次に、本発明の第３実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６６】
図１２に示すように、供給配管３７を通過して環状配管３８に流入する。環状配管３８に流入した燃料は、仕切り４３によって区画された配管部分を周方向に流れ、この配管部分に形成された燃料噴孔３６から燃料噴流３４として噴出する。その後、燃料噴流３４と空気噴流３５は空気孔３３Ａにおいて急速混合し、旋回プレート３２Ｂに形成された空気孔３３Ｂを通り、第２実施形態と同様、予混合気９３として燃焼室５０に噴出し、燃焼する。
【００６７】
（効果）
本実施形態によれば、第２実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
【００６８】
本実施形態では、環状配管３８が仕切り４３によって複数の配管部分に区画されているため、環状配管３８において燃料流量の周方向偏差を小さくすることができ、環状燃料ノズル９２に形成された燃料噴孔３６から噴出する燃料噴流３４の流量を精度良く制御できる。また、例えば供給配管３７に絞りを設けることにより、燃料噴流３４の流量を配管部分毎に細かく制御できる。従って、空気孔３３Ｂから噴出する予混合気９３の燃空比を、第１実施形態よりも精度良くかつ細かく制御できるため、燃焼安定性が更に向上する。
【００６９】
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００７０】
（構成）
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第２実施形態とほぼ同様であり、環状燃料ノズル９２の構成において相違する。以下、相違点を中心に説明する。
【００７１】
図１３は、本実施形態の一例に係る環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れを模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。図１４は、本実施形態の別例に係る環状燃料ノズル９２における燃料と空気の流れ模式的に示す図（図４のＤ−Ｄ線断面図）である。図１３及び図１４において、第２実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００７２】
図１３に示す一例では、環状配管３８の内径が、供給配管３７との接合位置を起点として周方向に滑らかに絞られている。一方、図１４に示す別例では、供給配管３７の接続位置を起点とした環状配管３８の所定の位置に絞り４４が設けられている。すなわち、図１３に示す一例及び図１４に示す別例ともに、環状配管３８の内径が供給配管３７の接続位置からの距離に応じて小さくなるよう形成されている。
【００７３】
（動作）
次に、本発明の第４実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について、第２実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
図１３に示すように、燃料ヘッダ４０に供給された燃料は、供給配管３７を通過して環状配管３８に流入する。環状配管３８において、燃料は周方向に流れ、燃料の一部は燃料噴流３４として燃料噴孔３６から空気孔３３Ａに向かって噴出する。従って、環状配管３８を流れる燃料の流量は、燃料噴孔３６を通過するごとに減少する。第１実施形態では、図１０に示すように、環状配管３８の内径が一定であるため、環状配管３８を流れる燃料の周方向の絶対流速が燃料噴孔３６を通過するごとに低下する。そのため、供給配管３７から離れた燃料噴孔３６ほど燃料噴流３４の流量が減少することが懸念される。これに対し、本実施形態では環状配管３８の内径が、供給配管３７の接続位置からの距離に応じて滑らかに小さくなるため、環状配管３８を流れる燃料の周方向の絶対流速は、第２実施形態に比べて均一になる。図１４に示す別例においても、環状配管３８の内径が絞り４４の供給配管３７側では大きく、反対側では小さくなるため、環状配管３８を流れる燃料の周方向の絶対流速はほぼ均一となる。
【００７５】
（効果）
本実施形態では、前述した第２実施形態で得られる各効果に加えて、次の効果が得られる。
【００７６】
本実施形態では、環状配管３８を流れる燃料の周方向の絶対流速が第１実施例に比べて均一化するため、各燃料噴孔３６から噴出する燃料噴流３４の流量が供給配管３７の接続位置からの距離によらず一定となる。その結果、空気孔３３から燃焼室５０に噴出する予混合気９３の燃空比が周方向で一定となり、燃焼安定性が更に向上する。
【００７７】
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００７８】
（構成）
本実施形態に係るガスタービン燃焼器の構成は、第１実施形態とほぼ同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
【００７９】
図１５は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器２の断面図である。本実施形態に係るガスタービン燃焼器２は、いわゆるマルチ噴射式ガスタービン燃焼器であり、燃焼室５０の上流でかつガスタービン燃焼器２の中心軸上に配設されたパイロットバーナ４１と、パイロットバーナ４１の外周に配設された複数（本実施形態では６つ）のメインバーナ４２とを備えている。図１５において、第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００８０】
図１６は、パイロットバーナ４１及びメインバーナ４２を下流から見た図（図１５のＨ−Ｈ線矢視図）である。図１７は、メインバーナ４２が備える燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２を下流側から見た図（図１５のＩ−Ｉ線矢視図）である。図１８は、メインバーナ４２の構造を示す図（図１５のＪ−Ｊ線断面図）である。図１６〜図１８において、第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００８１】
パイロットバーナ４１は、３列の同心円状に配設された複数の燃料ノズル９１と、これら複数の燃料ノズル９１と対向して３列の空気孔列が形成された空気孔プレート３２の一部とを備えている。一方、６つのメインバーナ４２のそれぞれは、円状に配設された６つの燃料ノズル９１と、これら複数の燃料ノズル９１の外周に同心円状に配設された２つの環状燃料ノズル９２と、これら複数の燃料ノズル９１及び２つの環状燃料ノズル９２に形成された複数の燃料噴孔３６と対向して３列の空気孔列が形成された空気孔プレート３２の他の一部とを備えている。すなわち、本実施形態ではガスタービン燃焼器２は、７つのバーナ４１，４２を備えたマルチバーナ構造を採用しており、これら７つのバーナ４１，４２は空気孔プレート３２を共用している。なお、パイロットバーナ４１及びメインバーナ７２は、それぞれ同心円状の複数（本実施形態では３つ）の環状列に区画されており、これら複数の環状列を内周側から外周側に向かって第１列、第２列、第３列と適宜称する。
【００８２】
環状燃料ノズル９２の下流側側面には、図１７に示すように、燃料を噴出する燃料噴孔３６が複数穿孔されており、燃料噴孔３６の穿孔方向の下流には、図１５に示すように、空気孔プレート３２に形成された空気孔３３が位置する。また、図１８に示すように、環状燃料ノズル９２は、円管で構成された環状配管３８と、この環状配管３８の上流側側面に接続された複数の供給配管３７とを備えている。ここで、供給配管３７を接続する位置は、下流側側面に穿孔された燃料噴孔３６と対向する位置でなければ、特に限定されない。また、供給配管の数も、燃料噴孔３６の数より少なければ特に限定されない。
【００８３】
図１５及び図１６に示すように、パイロットバーナ４１の第１列〜第３列で構成される第１バーナ部５Ａには第１燃料系統２０Ａが接続され、６つのメインバーナ４２のうち２つのメインバーナ４２の第１列で構成される第２バーナ部５Ｂには第２燃料系統２０Ｂが接続され、６つのメインバーナ４２のうち他の４つのメインバーナ４２の第１列で構成される第３バーナ部５Ｃには第３燃料系統２０Ｃが接続され、６つのメインバーナ４２の第２列及び第３列で構成される第４バーナ部５Ｄには第４燃料系統２０Ｄが接続されている。
【００８４】
なお、本実施形態では、パイロットバーナ４１の第１列から第３列には燃料ノズル９１のみを配設したが、パイロットバーナ４１の第１列から第３列のいずれかに環状燃料ノズル９２を配設してもよい。
【００８５】
（動作）
次に、本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００８６】
燃料ヘッダ４０を介して燃料ノズル９１及び環状燃料ノズル９２に供給された燃料は、図１５に示すように、空気孔３３Ｂから予混合気として噴出し、パイロットバーナ４１及びメインバーナ４２の下流側にそれぞれ旋回流６０を形成する。この旋回流６０によって循環流６１が生じ、火炎面６２が形成される。
【００８７】
また、本実施形態においても、第１〜第４バーナ部４０Ａ〜４０Ｄに供給されるＦ１〜Ｆ４燃料を個別に調節することにより、燃料ステージングが可能である。
【００８８】
（効果）
以上のように、マルチ噴射式ガスタービン燃焼器に本発明を適用した本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８９】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器について、図面を参照して説明する。
【００９０】
（構成）
本実施形態に係るガスタービン燃焼器を備えたガスタービンプラントの構成は、第１実施形態とほぼ同様であり、以下、相違点を中心に説明する。
【００９１】
図１９は、本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器２を備えたガスタービンプラント１０００の全体構成図である。なお、図１９においては、燃料系統の図示を省略している。図２０は、本実施形態に係るパイロットバーナ４１及びメインバーナ４２を下流側から見た図（図１９のＫ−Ｋ線矢視図）である。図２１及び図２２は、本実施形態に係るパイロットバーナ４１及びメインバーナ４２の構造を示す図（図１９のＬ−Ｌ線断面図及びＭ−Ｍ線断面図）である。図１９〜図２２において、第１実施形態と同等の部分には同一の符号を付している。
【００９２】
本実施形態に係るガスタービン燃焼器２は、いわゆる拡散予混合ガスタービン燃焼器であり、燃焼室５０の上流でかつガスタービン燃焼器２の中心軸上に配設されたパイロットバーナ４１と、パイロットバーナ４１の外周に配設されたメインバーナ４２とを備えている。
【００９３】
パイロットバーナ４１は、安定燃焼を実現する拡散燃焼式のバーナであり、燃焼室５０の上流でかつガスタービン燃焼器２の中心軸上に配設されたパイロット燃料ノズル８１と、パイロット燃料ノズル８１の外周を囲んで配設された空気導入管７５とを備えている。
【００９４】
メインバーナ４２は、低ＮＯｘ燃焼を実現する予混合燃焼式のバーナであり、環状燃料ノズル９２と、複数のメイン燃料ノズル８２と、予混合器７４と、保炎器７３とを備えている。環状燃料ノズル９２は、予混合器７４の上流側に配設され、複数のメイン燃料ノズル８２は、予混合器７４の中間部に挿入して配設されている。保炎器７３は、予混合器７４の下流側に配設されている。環状燃料ノズル９２は、予混合器７４の上流側開口部に配設された環状配管３８と、環状配管３８に接続された複数の供給配管３７とを備えている。
【００９５】
（動作）
次に、本発明の第６実施形態に係るガスタービン燃焼器２の動作について説明する。
【００９６】
燃料ヘッダ４０を介してパイロット燃料ノズル８１に供給された燃料は、燃焼室５０に直接噴射され、圧縮機１から空気導入管７５を介して燃焼室５０に供給された高圧空気１０１の一部とともに燃焼し、火炎を形成する。
【００９７】
燃料ヘッダ４０から複数のメイン燃料ノズル８２に供給された燃料は、予混合器７４の中間部に噴射される。燃料ヘッダ４０から複数の供給配管３７に供給された燃料は、環状配管３８に流入し、環状配管３８内を周方向に流れ、燃料噴孔３６から予混合器７４の上流側開口部に向かって噴出し、燃料噴流３４を形成する。燃料噴流３４は、予混合器７４において、圧縮機１から予混合器７４に供給された高圧空気１０１及び複数のメイン燃料ノズル８２から予混合器７４の中間部に噴射された燃料と混合され、希薄予混合気となって燃焼室５０に噴出する。保炎器７３は、予混合器７４の下流側開口部に希薄予混合気の循環流を形成し、安定燃焼を実現する。
【００９８】
（効果）
本実施形態では、予混合器７４の上流側開口部付近に環状燃料ノズル９２を配置し、この環状燃料ノズル９２は、環状配管３８に形成された燃料噴孔３６の数よりも少ない数の供給配管３７を備える構成とした。これにより、従来技術の拡散予混合ガスタービン燃焼器と同等の安定燃焼、高効率化及び低ＮＯｘ化を実現するとともに、メインバーナ４２の部品点数を削減でき、ガスタービン燃焼器２の構造信頼性を高めることができる。
【００９９】
＜その他＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び置換をすることも可能である。
【０１００】
また、第１〜第５実施形態では、空気孔３３が各環状列の全周に渡って形成された場合を説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は各空気孔における予混合気の燃空比を精度良く制御してガスタービンの点火から定格負荷までの一連の運転過程で安定燃焼を実現するとともにＮＯｘの排出量を抑制することであり、この本質的効果を得る限りにおいては必ずしも空気孔３３が各環状列の全周に渡って形成されている必要はない。
【０１０１】
また、第１〜第４実施形態では、空気孔プレート３２に８列の空気孔列が形成された場合を説明した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも空気孔列は８列とする必要はなく、７列以下あるいは９列以上であってもよい。
【０１０２】
また、第１〜第５実施形態では、燃料ノズル９１の先端が空気孔３３の上流側開口部から離間している場合を説明した。しかしながら、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも燃料ノズル９１の先端を空気孔３３Ａの上流側開口部から離間させる必要はなく、燃料ノズル９１の先端を空気孔３３に挿入してもよい。この場合、空気孔３３の上流側開口部における空気の流路面積の減少により空気噴流３５の流速が増加し、燃料ノズル９１から噴射される燃料と空気との混合が更に促進される。ただし、空気噴流３５の流速増加は圧力損失の増加を伴い、ガスタービン効率の低下を招く場合があるため、低ＮＯｘ化と高効率化とのトレードオフを考慮する必要がある。
【０１０３】
また、各実施形態では、燃料ノズル９１の先端を単純な円筒状に形成した場合を説明したが、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも円筒状に形成する必要はなく、燃料ノズル９１の先端に径方向に突出する突起物を設置してもよい。これにより、燃料ノズル９１の先端付近に渦流れが発生し、燃料と空気の混合をより促進することができる。また、第２実施形態で説明した環状燃料ノズル９２と同じく、燃料ノズル９１の先端に複数の燃料噴孔３６を形成してもよい。これにより、燃料の初期分散が高まり、燃料と空気の混合をより促進することができる。
【０１０４】
また、各実施形態では、環状燃料ノズル９２の供給配管３７及び環状配管３８を円管で構成した場合を説明したが、上述した本発明の本質的効果を得る限りにおいては必ずしも円管で構成する必要はなく、角管等で構成してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１  圧縮機
２  ガスタービン燃焼器
３  タービン
４  ケーシング
５  バーナ
５Ａ  第１バーナ部
５Ｂ  第２バーナ部
５Ｃ  第３バーナ部
５Ｄ  第４バーナ部
１０  燃焼器ライナ
１１  フロースリーブ
１２  尾筒内筒
１３  尾筒外筒
１４  スプリングシール
１５  サポート
２０  共通燃料系統
２０Ａ  第１燃料系統
２０Ｂ  第２燃料系統
２０Ｃ  第３燃料系統
２０Ｄ  第４燃料系統
２１  燃料遮断弁
２１Ａ  第１燃料流量調節弁
２１Ｂ  第２燃料流量調節弁
２１Ｃ  第３燃料流量調節弁
２１Ｄ  第４燃料流量調節弁
３０  発電機
３１  シャフト
３２  空気孔プレート
３２Ａ  ベースプレート
３２Ｂ  旋回プレート
３３  空気孔
３３Ａ  ベースプレートに形成された空気孔
３３Ｂ  旋回プレートに形成された空気孔
３４  燃料噴流
３５  空気噴流
３６  燃料噴孔
３７  供給配管
３８  環状配管
３９  後流渦
４０  燃料ヘッダ
４０Ａ  第１ヘッダ部
４０Ｂ  第２ヘッダ部
４０Ｃ  第３ヘッダ部
４０Ｄ  第４ヘッダ部
４１  パイロットバーナ
４２  メインバーナ
４３  仕切り
４４  絞り
４７，４８  環状流路
５０  燃焼室
６０  旋回流
６１  循環流
６２  火炎面
７３  保炎器
７４  予混合器
７５  空気導入管
８１  パイロット燃料ノズル
８２  メイン燃料ノズル
９１  燃料ノズル
９２  環状燃料ノズル
９３  予混合気
１００  吸い込み空気
１０１  高圧空気
１０２  燃焼ガス
２００  燃料系統
１０００  ガスタービンプラント
【図１】
2016023916.tif 000003
【図２】
2016023916.tif 000004
【図３】
2016023916.tif 000005
【図４】
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【図５】
2016023916.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016023916.tif 000009
【図８】
2016023916.tif 000010
【図９】
2016023916.tif 000011
【図１０】
2016023916.tif 000012
【図１１】
2016023916.tif 000013
【図１２】
2016023916.tif 000014
【図１３】
2016023916.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2016023916.tif 000017
【図１６】
2016023916.tif 000018
【図１７】
2016023916.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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