(57)【要約】【課題】乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）を提供する。【解決手段】本乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）は、燃焼ゾーン（５０）と、燃焼ゾーンと流体連通し該燃焼ゾーン内に混合気体燃料（８０）を噴射するノズル（１８）とを含み、ノズルは、所定量の第１の気体燃料（７６）及び所定量の第２の気体燃料（７８）を含む混合気体燃料を受け、第１の気体燃料の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）は、第２の気体燃料のＭＷＩよりも高く、また第１の気体燃料の燃料反応度は、第２の気体燃料の燃料反応度よりも低い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ゾーン（５０）と、
前記燃焼ゾーンと流体連通し該燃焼ゾーン内に混合気体燃料（８０）を噴射するノズル（１８）と、を含み、
前記ノズルが、所定量の第１の気体燃料（７６）及び所定量の第２の気体燃料（７８）を含む前記混合気体燃料を受け、
前記第１の気体燃料の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）が、前記第２の気体燃料のＭＷＩよりも高く、また前記第１の気体燃料の燃料反応度が、前記第２の気体燃料の燃料反応度よりも低い、
乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）。
【請求項２】
前記ノズル（１８）が、所定量の天然ガス及び所定量の合成ガスを含む混合気体燃料（８０）を受ける、請求項１記載の乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）。
【請求項３】
前記ノズル（１８）が、約５体積％〜約５０体積％の天然ガスを含む混合気体燃料（８０）を受ける、請求項２記載の乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）。
【請求項４】
前記ノズル（１８）が、約４２〜約５４のＭＷＩを有する第１の気体燃料（７６）を受け、また
前記ノズルが、約２０以下のＭＷＩを有する第２の気体燃料（７８）を受ける、
請求項１記載の乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）。
【請求項５】
前記ノズル（１８）が、約１５〜約５４のＭＷＩを有する混合気体燃料（８０）を受ける、請求項１記載の乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）。
【請求項６】
乾式低ＮＯｘ燃焼器（１４）と、
第１の気体燃料（７６）源及び第２の気体燃料（７８）源と流体連通した混合装置（６６）と、
前記乾式低ＮＯｘ燃焼器及び混合装置と流体連通した噴射装置と、を含み、
前記混合装置が、第１の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）及び第１の燃料反応度を有する第１の気体燃料を前記第１の気体燃料源から受け、かつ前記第１のＭＷＩよりも低い第２のＭＷＩ及び前記第１の燃料反応度よりも高い第２の燃料反応度を有する第２の気体燃料を前記第２の気体燃料源から受け、
前記混合装置が、前記第１及び第２の気体燃料を混合気体燃料（８０）に混合し、
前記噴射装置が、前記混合気体燃料を前記乾式低ＮＯｘ燃焼器内に噴射する、
燃焼システム。
【請求項７】
前記混合装置（６６）が、約４２〜約５４の第１のＭＷＩを有する第１の気体燃料（７６）を受ける、請求項６記載の燃焼システム。
【請求項８】
前記混合装置（６６）が、天然ガスである第１の気体燃料（７６）を受ける、請求項６記載の燃焼システム。
【請求項９】
前記噴射装置が、約５体積％〜約５０体積％の天然ガスを含む混合気体燃料（８０）を受ける、請求項８記載の燃焼システム。
【請求項１０】
前記混合装置（６６）が、約２０以下の第２のＭＷＩを有する第２の気体燃料（７８）を受ける、請求項６記載の燃焼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には燃焼器に関し、より具体的には、ガスタービンエンジン用の乾式低窒素酸化物（ＮＯｘ）（ＤＬＮ）燃焼システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも幾つかの公知ガスタービンエンジンの燃焼システムは、合成ガスつまりシンガスを燃焼させて、ガスタービンを駆動する排気ガスを生成する。しかしながら、幾つかの公知のシンガスは、天然ガスのようなその他の燃料と比べて低い発熱量を有しており、従ってその他の燃料と比べて低い修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）を有する可能性がある。加えて、幾つかの公知のシンガスは、燃料モル分率に基づいてみると多量の水素含量を有しており、このことが、非常に小さな固有化学時間を有する高反応度の燃料ストリームを生じさせる可能性がある。この低修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）及び高燃料反応度の組合せにより、従来型の予混合ＤＬＮ燃焼システムは、シンガス燃焼時にフラッシュバックを起こすおそれがある。「フラッシュバック」というのは、燃料導入及び混合の空気力学的挙動が燃焼プロセスの急速な化学的作用によって圧倒された時に発生し、従って反応が予混合装置内で安定するようになる可能性がある状態を意味している。燃料の固有化学時間を使用してフラッシュバックと相関させることができ、つまり固有化学時間が長ければ長いほど反応が遅くなり、従ってフラッシュバック事象を誘発する燃料の好ましくない傾向が低下することは、十分に立証されている。時間の経過と共に、フラッシュバックの発生は、燃焼器内のハードウエアを損傷させるおそれがある。幾つかの公知の乾式低ＮＯｘ燃焼システム内でのフラッシュバックの発生を減少させるためには、正常運転において水素含量及びＭＷＩの両方についての狭い範囲の燃料仕様が必要となる。
【０００３】
フラッシュバックの懸念を排除するために、シンガスを燃焼させる幾つかの公知の燃焼システムは、燃料を空気と予混合せず、従ってフラッシュバックを生じることがない拡散型燃焼器に基づいている。そのようなシステムは、希釈剤を噴射して、反応のピーク温度を抑制することによってＮＯｘエミッションを低減している。しかしながら、窒素供給源を燃焼システムに近接させること及び噴射に先立って必要となる可能性がある窒素を付加的に加圧することは、燃焼器内への窒素噴射を含まないシステムと比べて、燃焼システムの複雑さ及び／又はコストを増大させるおそれがある。
【０００４】
別の公知のシステムは、希釈剤として窒素−水蒸気の混合物を導入し、また別の公知のシステムは、ＮＯｘの形成を制御するために燃焼器内に燃料−水蒸気の混合物を噴射し、またさらに別のシステムは、二酸化炭素を使用している。最終的には、水利用及び水質は、そのようなシステムに悪影響を与える可能性があり、従って蒸気噴射を使用する燃焼器は、水の悪影響を回避するために高価かつ複雑な蒸気システムを必要とすることになる。
【非特許文献１】D.M. Erickson et al., "Design Considerations for Heated Gas Fuel," GE Power Systems (March 2003)
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの態様では、燃焼器を作動させる方法を提供する。本方法は、第１の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）及び第１の燃料反応度を有する所定量の第１の気体燃料を燃焼器に供給するステップと、第１のＭＷＩよりも低い第２のＭＷＩ及び第１の燃料反応度よりも高い第２の燃料反応度を有する所定量の第２の気体燃料を燃焼器に供給するステップとを含む。本方法はまた、第１及び第２の気体燃料を互いに混合して混合気体燃料を形成するステップと、この混合気体燃料を燃焼器内に噴射するステップとを含む。
【０００６】
別の態様では、乾式低ＮＯｘ燃焼器を提供する。本燃焼器は、燃焼ゾーンと、燃焼ゾーンと流体連通し該燃焼ゾーン内に混合気体燃料を噴射するノズルとを含む。ノズルは、所定量の第１の気体燃料及び所定量の第２の気体燃料を含む混合気体燃料を受け、第１の気体燃料の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）は、第２の気体燃料のＭＷＩよりも高く、また第１の気体燃料の燃料反応度は、第２の気体燃料の燃料反応度よりも低い。
【０００７】
さらに別の態様では、燃焼システムを提供する。本燃焼システムは、乾式低ＮＯｘ燃焼器と、第１の気体燃料源及び第２の気体燃料源と流体連通した混合装置とを含む。混合装置は、第１の修正ウォッベ指標（ＭＷＩ）及び第１の燃料反応度を有する第１の気体燃料を第１の気体燃料源から受け、かつ第２のＭＷＩ及び第２の燃料反応度を有する第２の気体燃料を第２の気体燃料源から受ける。第２のＭＷＩは、第１のＭＷＩよりも低く、また第２の燃料反応度は、第１の燃料反応度よりも高い。混合装置は、第１及び第２の気体燃料を混合気体燃料に混合する。本システムはまた、乾式低ＮＯｘ燃焼器及び混合装置と流体連通した噴射装置を含む。噴射装置は、混合気体燃料を乾式低ＮＯｘ燃焼器内に噴射する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、例示的ガスタービンエンジン１０の部分概略側面図である。ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２、乾式低ＮＯｘ燃焼器１４及びタービン１６を含む。図１には、タービン１６の第１段ノズル１８のみを示している。この例示的な実施形態では、タービン１６は、単一の共通シャフト（図示せず）に結合されたロータ（図示せず）によって圧縮機１２に回転可能に結合される。圧縮機１２は、入口空気２０を加圧し、加圧された空気は次に、燃焼器１４を冷却するためにまた燃焼プロセスのための空気を供給するために燃焼器１４に送られる。より具体的には、燃焼器１４に送られた空気２０は、エンジン１０を通る空気の流れと略対向する方向に流れる。この例示的な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、エンジンケーシング２２の周りで円周方向に配向された複数の燃焼器１４を含む。より具体的には、この例示的な実施形態では、燃焼器１４は、それに限定されないが、例えば缶−アニュラ型燃焼器である。
【０００９】
この例示的な実施形態では、燃焼器１４は、タービン１６の上流に結合された二重壁移行ダクト２４を含む。さらに、この例示的な実施形態では、各燃焼器１４は、エンジンケーシング２２と端部カバー組立体２８とに結合された略円筒形の燃焼器ケーシング２６を含む。端部カバー組立体２８は、例えば燃焼器に気体燃料、液体燃料、空気及び／又は水を送るための供給管、マニフォルド、弁、及び／又はエンジン１０が本明細書に記載したように機能するのを可能にするあらゆるその他の部品を含む。
【００１０】
この例示的な実施形態では、略円筒形の流れスリーブ３０は、該流れスリーブ３０が燃焼器ケーシング２６と略同心に整列するように、該ケーシング２６内に結合される。この例示的な実施形態では、流れスリーブ３０は、該流れスリーブ３０内に結合された燃焼ライナ３２を含む。燃焼ライナ３２は、流れスリーブ３０内で略同心に整列し、かつ燃焼ライナキャップ組立体３４に結合される。燃焼ライナキャップ組立体３４は、複数の支柱３６及び関連する取付け組立体（図示せず）によって燃焼器ケーシング２６内に固定される。ライナ３２は、移行ダクト２４の内側壁４０に結合され、また流れスリーブ３０は、移行ダクト２４の外側壁４２に結合される。
【００１１】
この例示的な実施形態では、ライナ３２と流れスリーブ３０との間及び移行ダクト２４のそれぞれ内側壁４０と外側壁４２との間に、空気通路３８が形成される。移行ダクト外側壁４２は、その中に形成された複数の開口４４を含み、これらの開口は、圧縮機１２からの加圧空気２０が空気通路３８に流入するのを可能にする。この例示的な実施形態では、空気２０は、コア流れ（図示せず）の方向と略対向する方向に圧縮機１２から端部カバー組立体２８に向けて流れる。さらに、この例示的な実施形態では、燃焼器１４はまた、複数の点火プラグ４６及び複数の火炎伝播管４８を含む。点火プラグ４６及び火炎伝播管４８は、燃焼ライナキャップ組立体３４の下流かつ燃焼ゾーン５０内でライナ３２内に形成されたポート（図示せず）を貫通して延びる。点火プラグ４６及び火炎伝播管４８は、各燃焼器１４内で燃料及び空気を燃焼させて燃焼ガス５２を生成する。
【００１２】
この例示的な実施形態では、複数の燃料ノズル組立体５４は、端部カバー組立体２８に結合される。本明細書では、１種類の燃料ノズル組立体５４のみについて記述しているが、燃焼器１４内には、２種以上のノズル組立体又はあらゆる他のタイプの燃料ノズルを含むことができる。この例示的な実施形態では、燃焼ライナキャップ組立体３４は、複数の予混合管組立体５６を含み、各予混合管組立体５６は、それぞれの燃料ノズル組立体５４を実質的に囲む。この例示的な実施形態では、各予混合管組立体５６は、予混合管フラシール（図示せず）によって分離された２本の管（図示せず）を備えた組立体を含む。フラシールは、運転状態時に燃焼ライナキャップ組立体３４が膨張すると、二重管組立体が熱膨張及び収縮するのを可能にする。
【００１３】
さらに、この例示的な実施形態では、各予混合管組立体５６は、空気スワーラ（図示せず）を支持するカラー（図示せず）を含み、この空気スワーラは、例えば各燃料ノズル組立体５４の半径径方向最外壁（図示せず）に隣接して配置し、各燃料ノズル組立体５４と一体形に形成し、また／又はエンジン１０が本明細書に記載したように機能するのを可能にするあらゆるその他の適当な形態として構成することができる。スワーラの配向は、空気通路３８を通って流れる空気２０が燃焼器１４の燃焼器入口端部５８において（端部カバー組立体２８と燃焼ライナキャップ組立体３４との間で）方向を反転し、かつ空気スワーラ及び予混合管組立体５６を通って流れるようにする。空気スワーラの各々内に形成された燃料通路（図示せず）は、開口の配列を通して燃料を送り、これらの開口は、ガスタービンエンジン１０の運転モードに応じて、通過空気２０内に気体燃料を導入して予混合管組立体５６の下流の燃焼ゾーン５０内で燃焼させる燃料及び空気の混合気を形成する。
【００１４】
この例示的な実施形態では、燃焼器１４は、燃料混合装置６６を介して第１の燃料供給源６２及び第２の燃料供給源６４に結合された主燃料供給管６０を含む。より具体的には、第１の燃料供給源６２と燃料混合装置６６との間に第１の燃料供給管６８が結合され、この第１の燃料供給管６８は、第１の流量調整装置７０を含む。第２の燃料供給源６４と燃料混合装置６６との間に第２の燃料供給管７２が結合され、この第２の燃料供給管７２は、第２の流量調整装置７４を含む。２つの流量調整装置７０及び７４のみを図示しかつ説明しているが、燃焼器１４は、あらゆる適当な数の流量調整装置を含むことができ、また／又は該燃焼器１４が本明細書に記載したように機能するのを可能にするその他の適当な部品を含むことができる。この例示的な実施形態では、第１の燃料供給源６２、第１の燃料供給管６８及び／又は第１の燃料流量調整装置７０は、その中に第１の燃料７６を含むことができる。同様に、第２の燃料供給源６４、第２の燃料供給管７２及び／又は第２の燃料流量調整装置７４は、その中に第２の燃料７８を含むことができる。この例示的な実施形態では、第１の燃料７６及び第２の燃料７８は、一層詳しく後述するように、異なる組成を有する異なる燃料である。主燃料供給管６０は、燃料混合装置６６から燃焼器１４内に混合燃料８０を噴射するように構成される。
【００１５】
この例示的な実施形態では、燃料混合装置６６は、第１の燃料７６及び第２の燃料７８を略均質の混合燃料８０に混合するように構成される。それに代えて、第１及び第２の燃料７６及び７８は、混合装置６６以外の他の手段を使用して混合することもできる。例えば、燃料７６及び７８は、共通の燃料供給源（図示せず）、端部カバー組立体２８、予混合管組立体５６、燃料ノズル組立体５４、及び／又は燃焼器１４が本明細書に記載したように機能するのを可能にするあらゆるその他の適当な混合手段内で混合することができる。さらに、この例示的な実施形態では、混合装置６６は、混合燃料８０内の第１及び第２の燃料７６及び７８の比率を調整することによって混合燃料８０の修正ウォッベ指標を調整するのを可能にする。
【００１６】
本明細書で使用する場合に、「修正ウォッベ指標」つまり「ＭＷＩ」という用語は、温度補正したウォッベ指標を意味している。ＭＷＩは、次式を用いて計算される。
【００１７】
【数１】
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式中、ＬＨＶは、標準１立方フィート当たりの英国熱量単位（ＢＴＵ／ｓｃｆ）で表した燃料の低位発熱量、Ｔｇは、ランキン度（°Ｒ）で表した燃料の絶対温度、またＳＧは、ＩＳＯ条件における空気に対する燃料の比重である。そのような等式は、例えば、D.M. Erickson et al., "Design Considerations for Heated Gas Fuel," GE Power Systems (March 2003)に記載されている。従って、ＭＷＩは、燃料の体積エネルギー含量の計算測定値であり、燃料の温度及び低位発熱量と直接関係している。一般的に、より低いＭＷＩは、低い発熱量を表し、また逆に、より高いＭＷＩは、高い発熱量を表す。さらに、本明細書で使用する場合に、「燃料反応度」という用語は、燃料のモル水素含量を意味しており、これは次に、その燃料の固有化学時間の指標となる。公知のように、水素は、可燃性が極めて高く、気体燃料に対する水素の添加は、混合ストリームの可燃限界値、火炎速度及び全体的燃焼特性に対して大きな影響を与える可能性がある。
【００１８】
この例示的な実施形態では、第１の燃料７６は、合成ガスつまりシンガスであり、第２の燃料７８は、天然ガスである。以下においては、「第１の燃料」及び「シンガス」は、互換的に使用することができ、また「第２の燃料」及び「天然ガス」は、互換的に使用することができる。さらに、本明細書で使用する場合に、「合成ガス」又は「シンガス」という用語は、ガス化処理法によって生成された気体燃料を意味している。シンガスは、それに限定されないが、主として一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水素（Ｈ２）のみを含んでおり、その組成は、原材料によって決まる。さらに、本明細書で使用する場合に、「天然ガス」という用語は、主としてメタン（ＣＨ４）を含み、またそれに限定されないが、エタン（Ｃ２Ｈ６）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、ヘリウム（Ｈｅ２）及び／又は硫化水素（Ｈ２Ｓ）も含むことができる。例えば、天然ガスは、７０〜９０体積％のメタン、５〜１５体積％のエタン、５体積％よりも少ないプロパンとブタン、及び残余体積％の組成分から成る組成を有することができ、残余体積％の組成分には、二酸化炭素、窒素及び／又は硫化水素のようなその他の気体類を含むことができる。
【００１９】
天然ガスのＭＷＩは、天然ガスの温度に応じて、約４２〜約５４となることになる。シンガスのＭＷＩは一般的に、約２０よりも低い。さらに、天然ガスの固有化学時間は、シンガスの固有化学時間よりも約５〜約１０倍遅い。一般的に、シンガスのＭＷＩ範囲及び燃料反応度は、フラッシュバックを発生させる可能性があり、従って、この例示的な実施形態では、シンガス７６と所定量の天然ガス７８を混合させて、シンガス７６の固有化学時間を低下させるのを可能にする。より具体的には、この例示的な実施形態では、天然ガス７８のパーセンテージ及びシンガス７６のパーセンテージは、シンガス７６のみを燃焼させることに比べてフラッシュバックを減少させるのを可能にするように、混合燃料８０によって生じる固有化学時間を調整するのを可能にするように選択される。この例示的な実施形態では、シンガス７６及び天然ガス７８のパーセンテージは、約１５〜約５４のＭＷＩを有する混合燃料８０を生成ように選択される。さらに、この例示的な実施形態では、混合燃料８０は、シンガス７６の固有化学時間の少なくとも約２倍の固有化学時間を備えた状態での燃料反応度を有する。１０体積％よりも少ない天然ガスの混合は、シンガスの固有化学時間の約３倍の固有化学時間にするのに十分であり、従ってフラッシュバックを起こす傾向を３倍ほど減少させる。
【００２０】
この例示的な実施形態では、第１及び第２の燃料流量調整装置７０及び７４に対して制御システム８２を作動結合して、混合装置６６に流入するそれぞれ第１及び第２の燃料７６及び７８の相対量を制御する。制御システム８２は、それに限定されないが、例えば燃焼器１４が本明細書に記載したように機能するのを可能にするコンピュータシステム及び／又はあらゆるその他のシステムとすることができる。この例示的な実施形態では、制御システム８２は、所定の質量流量及び／又は体積流量を有する第１の燃料７６が、第１の燃料供給管６８を通って燃料混合装置６６内に流れて混合燃料８０の所定のＭＷＩ及び燃料反応度を達成するのを可能にすることができるように構成される。同様に、制御システム８２は、所定の質量流量及び／又は体積流量を有する第２の燃料７８が、第２の燃料供給管７２を通って燃料混合装置６６内に流れて混合燃料８０の所定のＭＷＩ及び燃料反応度を達成するのを可能にすることができるように構成される。
【００２１】
それに代えて、制御システム８２は、質量流量及び／又は体積流量以外の流れ特性を制御することによって、燃料混合装置６６に流入する第１及び第２の燃料７６及び７８の相対量を制御するように構成することができる。一実施形態では、制御システム８２は、燃料混合装置６６に結合されて、該混合装置６６内における燃料７６及び７８の混合を調整しかつ／又は監視する。別の実施形態では、制御システム８２は、燃料混合装置６６及び／又は主燃料供給管６０に結合されて、燃焼器１４内に噴射される混合燃料８０の量を調整する。さらに別の実施形態では、制御システム８２に対して端部カバー組立体２８内の部品を結合して、燃焼器１４、燃料ノズル組立体５４及び／又は予混合管組立体５６に流入する混合燃料８０を制御するようにする。
【００２２】
運転中に、空気２０は、入口（図示せず）を通してエンジン１０に流入し、圧縮機１２内で加圧される。加圧空気２０は、圧縮機１２から吐出され、燃焼器１４に送られる。空気２０は、開口４４を通して燃焼器に流入し、次に燃焼器１４の空気通路３８を通って端部カバー組立体２８に向けて流れる。空気通路３８を通って流れる空気２０は、燃焼器入口端部５８においてその流れ方向を強制的に反転され、空気スワーラ及び予混合管組立体５６を通るように導き直される。
【００２３】
端部カバー組立体２８を通して燃焼器１４に供給するための混合燃料８０を生成するために、制御システム８２は、第１及び第２の燃料流量調整装置７０及び７４を制御して、それぞれの燃料７６及び７８が燃料混合装置６６内に流入するのを可能にする。より具体的には、第１の燃料流量調整装置７０は、第１の燃料７６が第１の燃料供給源６２から第１の燃料供給管６８を介して燃料混合装置６６内に吐出されるのを可能にするように制御される。同様に、第２の燃料流量調整装置７４は、第２の燃料７８が第２の燃料供給源６４から第２の燃料供給管７２を介して燃料混合装置６６内に吐出されるのを可能にするように制御される。各燃料流量調整装置７０及び７４は、混合燃料８０内で各燃料７６及び７８が所定の体積％を達成するのを可能にするように制御される。
【００２４】
この例示的な実施形態では、天然ガス７８は、シンガス７６と混合されて、混合燃料８０を生成し、この混合燃料８０は、その総体積の約５％〜約５０％のパーセンテージの天然ガス７８を有するようになる。別の実施形態では、混合燃料８０内の天然ガス７８及びシンガス７６のパーセンテージは、それぞれ約２０体積％及び約８０体積％である。別の実施形態では、天然ガス７８及びシンガス７６の体積％は、混合燃料８０のＭＷＩ及び燃料反応度が設計仕様の範囲内になるのを可能にするように、乾式低ＮＯｘ燃焼器１４の設計に基づいて選定される。
【００２５】
この例示的な実施形態では、燃料混合装置６６は、該燃料混合装置６６から吐出される混合燃料８０が略均質になるように、燃料混合装置６６内で第１の燃料７６及び第２の燃料７８を混合する。混合燃料８０は、燃料混合装置６６から主燃料供給管６０を介して燃焼器１４内に吐出される。さらに、この例示的な実施形態では、制御システム８２は、ノズル組立体５４及び／又は予混合管組立体５６に供給される空気２０及び混合燃料８０を調整する。点火は最初に、制御システム８２がガスタービンエンジン１０の始動シーケンスを開始した時に達成され、火炎が連続的に形成されたら、点火プラグ４６は燃焼ゾーン５０から後退される。燃焼ゾーン５０の反対側端部において、高温燃焼ガス５２は、移行ダクト２４及びタービンノズル１８を通してタービン１６に向けて送られる。一実施形態では、第１の燃料７６は第２の燃料７８よりも高いＭＷＩ及び低い燃料反応度を有するので、フラッシュバック事象は、燃焼時に、燃焼器１４内に噴射される第１の燃料７６の量を増大させることによって補正される。
【００２６】
上記の方法及び装置は、希釈剤の添加なしの状態で、燃焼器内におけるシンガスの乾式低ＮＯｘ燃焼を可能にする。より具体的には、シンガスには天然ガスを混合して、乾式低ＮＯｘ燃焼器内におけるシンガスの燃焼を可能にする。天然ガスの添加は、シンガスの固有化学時間を遅くしてフラッシュバックを防止するのを可能にし、その結果、火炎の近傍にある部品に対する損傷及び／又は摩耗を減少させるのを可能にする。天然ガスの添加は、少量の天然ガスがシンガスの燃焼化学作用に対して大きな影響を有するので、噴射燃料のＭＷＩを、少なくとも幾つかの公知の乾式低ＮＯｘ燃焼器の設計仕様の範囲内に維持するのを可能にする。さらに、上記の方法及び装置はまた、天然ガスを燃焼器内でバックアップ燃料として使用することができ、従ってまた付加的なコスト及び／又はハードウエアなしで容易に使用可能であるので、その中でシンガス及び希釈剤を噴射する燃焼器と比べて、燃焼器のコスト及び複雑さを低減するのを可能にする。
【００２７】
以上、燃焼器内でシンガスを燃焼させるための方法及び装置の例示的な実施形態を詳細に説明している。本方法及び装置は、本明細書に説明した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ本方法及び装置の部品は、本明細書に記載したその他の部品から独立してかつ別個に利用することができる。例えば、混合燃料はまた、その他の燃焼システム及び方法と組合せて使用することができ、本明細書に説明したような乾式低ＮＯｘ燃焼器での実施のみに限定されるものではない。むしろ本発明は、多くのその他の燃料燃焼用途に関連して実施しかつ利用することができる。
【００２８】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には分かるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】例示的なガスタービン燃焼システムの部分概略側面図。
【符号の説明】
【００３０】
１０  エンジン
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  タービンノズル
２０  空気
２２  エンジンケーシング
２４  移行ダクト
２６  燃焼器ケーシング
２８  端部カバー組立体
３０  流れスリーブ
３２  ライナ
３４  燃焼ライナキャップ組立体
３６  支柱
３８  空気通路
４０  内側壁
４２  外側壁
４４  開口
４６  点火プラグ
４８  火炎伝播管
５０  燃焼ゾーン
５２  燃焼ガス
５４  ノズル組立体
５６  予混合管組立体
５８  燃焼器入口端部
６０  主燃料供給管
６２  第１の燃料供給源
６４  第２の燃料供給源
６６  混合装置
６８  第１の燃料供給管
７０  燃料流量調整装置
７２  第２の燃料供給管
７４  調整装置
７６  第１の燃料
７８  第２の燃料
８０  混合燃料
８２  制御システム
【図１】
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