(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧流動床燃焼（ＰＦＢＣ）発電プラントの第１燃焼器（１）から発生する煙道ガスの温度を、前記ガスを前記プラントのガスタービン（１３）のための推進ガスとして好適ならしめる温度に上昇する方法であって、前記煙道ガスがトッピング燃焼器（７）内に導入され、燃料ガスがその燃焼のため前記トッピング燃焼器へ供給されそしてその燃焼から生成されるガスが前記煙道ガスと混合されてその温度を上昇する方法において、前記燃料ガスが燃焼されるべくもたらされ、そしてこの燃焼が、前記トッピング燃焼器の第１の室（２２）のそばに位置され、それを通って前記煙道ガスが前記トッピング燃焼器を通って流れるように意図されている前記トッピング燃焼器の第２の室（２７）の第１ゾーン（２９）内の端部にもたらされ、前記第２の室（２７）が前記流れから分離された流れのそばにあり、そして前記第１のゾーン（２９）における燃焼の結果生じたガスがこのガスを煙道ガスと混合するために第１の室（２２）内に導かれることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記燃料ガスが、前記第１ゾーン（２９）における前記燃焼が亜化学量論的燃焼になるような空燃混合比によって前記第２の室（２７）へ給送されること、そして前記生成ガス中に含まれる未燃焼燃料が、前記第１の室（２２）を通過する前記煙道ガス流と前記生成ガスとの混合後、前記第１の室（２２）内に位置する第２ゾーン（３０）において前記煙道ガス流中に含まれている酸素と反応せしめられることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、前記第１ゾーン（２９）における前記燃焼から生じる前記ガスが、前記煙道ガス流に対して横断方向に指向された流れとして前記第１の室（２２）内の前記煙道ガス流中に導入されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１から３までの何れかの１項に記載の方法において、前記第１ゾーン（２９）における前記燃焼から生じる前記ガスが、前記第１の室（２２）へそのまわりの実質的に均等に分散された位置において供給されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４までの何れかの１項に記載の方法において、空気が前記第１の室（２２）に対し前記煙道ガスの流れ方向において第２ゾーン（３０）の下流の、前記混合が行われるように意図されている場所に供給され、そしてそこに残留している可燃性媒質を燃焼させるためそこで前記ガス流混合物と混合されることを特徴とする方法。
【請求項６】
加圧流動床燃焼（ＰＦＢＣ）発電プラントの第１燃焼器（１）から発生する煙道ガスの温度を、前記ガスを前記プラントのガスタービン（１３）のための推進ガスとして好適ならしめる温度に上昇するためのトッピング燃焼器装置であって、前記トッピング燃焼器が、該燃焼器を通る前記煙道ガスの流れを導くための入口および出口を備えた第１の室（２２）を有し、前記装置が、前記トッピング燃焼器に燃料ガスを供給するための手段（８、９）に加えて前記トッピング燃焼器内で前記燃料ガスの燃焼を生じさせそれから生じるガスを前記煙道ガスと混合してその温度を上昇するために配置された少なくとも１つのバーナ（２８）を有しているものにおいて、前記トッピング燃焼器が、前記第１の室（２２）のそばに位置されそしてそれによって前記流れから分離された少なくとも１つの第２の室（２７）を有すること、前記手段が前記第２の室に燃料ガスを供給するように構成されていることと、前記バーナ（２８）が、前記第２の室の内部に位置された前記トッピング燃焼器の第１ゾーン（２９）内で前記燃料ガスの燃焼を生じさせかつ前記第１のゾーン（２９）における端部に前記燃焼をもたらすように配置され、そして前記第２の室が前記第１のゾーン（２９）において燃焼の結果生じたガスを前記第１の室（２２）内に噴出するよう配置されていることとを特徴とするトッピング燃焼器装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記手段が、前記燃料ガスを前記第２の室（２７）に、前記第１ゾーン（２９）内の燃焼が、該燃焼から生じるガスに、これらガスを前記第１の室（２２）に配置された第２ゾーン（３０）における前記煙道ガス流との混合時に前記煙道ガス流中に含まれた酸素と反応させるため、未燃焼燃料を含有させるように亜化学量論的燃焼になるようなその内部空気燃料混合比をもって供給するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置において、前記バーナ（２８）が渦を形成するために供給方向に先細になる壁を有する空間内に燃料ガスを供給しそして前記供給方向に見たとき前記壁の端の向こう側の領域に空気を供給するようなタイプにされていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６から８までの何れかの１項に記載の装置において、前記第２の室（２７）が、前記燃料ガスの前記燃焼から生じる前記ガスの流れを、前記第１の室を通過する前記煙道ガス流に対して横断方向に前記第１の室（２２）内へと指向するように向かされていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置において、前記第２の室（２７）が、前記流れを前記第１の室（２２）にその内部の前記煙道ガス流（２４）に対して実質的に垂直方向に導くように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の装置において、前記第２の室（２７）が、実質的に前記第１の室（２２）内の前記煙道ガス流の中心に向かう方向に、前記流れを導くように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項６から１１までの何れかの１項に記載の装置において、前記装置が、前記第１ゾーン（２９）における燃焼から生じる前記ガスを、前記第１の室（２２）へ、そのまわりに実質的に均等に分散された適所において供給するように配列された手段を有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置において、前記装置が、おのおの１つのバーナ（２８）を有する複数の第２の室（２７）を有することと、これら室が筒状の第１の室（２２）のまわりに実質的に均等に分散されて配列されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項６から１３までの何れかの１項に記載の装置において、前記燃料ガスを前記第２の室（２７）に供給するための前記手段（８、９）が、前記第１の室（２２）に到達する前記煙道ガス流の圧力より大きい超過圧力を有する前記燃料ガスを供給するように配列されていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項６から１４までの何れかの１項に記載の装置において、前記装置が、前記ガス流混合物に含まれた可燃性媒質を燃え尽きさせるように空気を前記ガス流混合物と混合するため、前記混合がその内部で行われるように意図されている第２ゾーン（３０）の下流に配置された前記第１の室（２２）の第３ゾーン（３１）に前記空気を供給する手段（１２、３２、３４）を有することを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記空気供給手段が、前記トッピング燃焼器の前記第１および第２ゾーンを画成する壁（３３）の外側にそしてそれらに沿って前記空気を、それが前記第３ゾーン（３１）において前記第１の室（２２）に入る前にそれを加熱しかつこれら壁を冷却するように導くべく配列された流路手段（３２、３４）を有することを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記流路手段が、平行して延びる２つの流路部分を有し、前記流路手段の第１（３２）が前記壁（３３）から遠い空気を、前記第３ゾーン（３１）を通過して前記第１ゾーン（２９）の領域へ導きそしてそこにおいて前記空気を反転させて前記第１の流路部分と前記壁との間に導くために配置された第２の流路部分（３４）に出現させ以てそれを前記第３ゾーン（３１）に出現させるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１５から１８までの何れかの１項に記載の装置において、該装置が、前記第１ゾーン（２９）のための前記燃料ガスに対しそして前記第３ゾーン（３１）に対し、前記ガスタービン（１３）によって駆動される前記プラントの高圧コンプレッサ（１２）からの空気を供給する手段（３２、３４）を有することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項６から１８までの何れかの１項に記載の装置において、前記トッピング燃焼器（７）の壁３５が外壁（３６）によって包囲されていることと、前記ガスタービンによって駆動される高圧コンプレッサ（１２）によって前記プラントの前記第１燃焼器１へ給送される圧縮空気が、前記外壁（３６）の内側に位置する前記トッピング燃焼器を通過して前記燃焼器へ導かれることとを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項６から１９までの何れかの１項に記載の装置において、該装置が、前記第２の室（２７）が前記第１の室（２２）に出現する場所の上流で前記第１の室（２２）内に配置されておりそして、前記プラントの運転停止と同時に、前記トッピング燃焼器（７）を通る前記煙道ガス流を遮断するように制御されるように構成されているインタセプト弁（６）を有することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項６から２０までの何れかの１項に記載の装置において、前記トッピング燃焼器（７）の出口（２５）が、前記ガスタービン（１３）への直入口（２６）を形成することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置において、前記第１の室（２２）が、前記トッピング燃焼器の入口（２３）と出口（２５）との間に延びるその部分について筒状であることと、前記ガスタービン（１３）が、その軸線を前記筒状部分の長手方向軸線に対し実質的に垂直に保って前記筒状部分の出口端に配置されていることとを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野および先行技術
本発明は、加圧流動床燃焼（ＰＦＢＣ）発電プラントの第１燃焼器から発生する煙道ガスの温度を、前記ガスを前記プラントのガスータービンのための推進ガスとして好適ならしめる温度に上昇するための聳立型即ちトッピング燃焼器装置であって、前記トッピング燃焼器が、該燃焼器を通る前記煙道ガスの流れを導くための入口および出口を備えた第１の室を有し、前記装置が、前記トッピング燃焼器に燃料ガスを供給するための手段に加えて前記トッピング燃焼器内で前記燃料ガスの燃焼を生じさせそれから生じるガスを前記煙道ガスと混合してその温度を上昇するために配置された少なくとも１つのバーナを有しているものと、それに加えて、別添請求項１の前文に記載されるごときプラントにおける前記煙道ガスの前記のような温度上昇を達成する方法に関するものである。
この種類の装置は、例えばスエーデン特許出願公告第４５８９５５号を通して既に知られている。そのような発電プラントの第１燃焼器内における燃焼間、約８５０〜９５０℃の間の温度を有する煙道ガス、すなわち燃焼ガス、が発生する。もしこれら煙道ガスが、前記ＰＦＢＣ発電プラントに装備する１つまたは複数のタービンに直接供給されるならば、それらは概ね前記温度を有する推進ガスを受けるであろう。より高い温度は、前記流動床の化学的性質の限界のゆえに得られない。もし温度をさらに高くするならば、流動床の凝集が生じる。推進ガスの温度上昇によってタービン出力は顕著に増すゆえに、１２００〜１５００℃の温度範囲内の実質的により高い推進ガス温度が、前記プラントのガスタービン部分における高い電力出力およびそれによる前記プラントのより高い全効率を得るために望まれる。この理由のゆえに、そのようなトッピング燃焼が準備され、それは、したがって、前記プラントの第１燃焼器から発生する煙道ガスの温度を高めそしてそれによってガスタービンのための推進ガスの温度を高めることを目的とする。
前記トッピング燃焼器においてそのような温度上昇が行われるときは、前記プラントからＮＯｘの放出量が容認できないレベルにまで増すリスクがある。このタイプの先行技術装置は、少なくとも特定運転条件下で、特にプラントの低負荷条件下では、極めて高いＮＯｘ放出量を有し、前記条件下では、煙道ガス中のＯ2含量が比較的高くその結果として超高温度（＞２０００℃）における酸素と燃料中の窒素（Ｎ）含有成分との間の反応によって酸素の存在下で燃料ガスの燃焼時に高いＮＯｘ含量が生成されるのであり、そのような燃焼においては一般的に前記超高温が生じる。
発明の概要
本発明の目的は、既知のそのような装置および方法における前述の問題点に対する解決手段を、そのために複雑化を生じることなしに見いだしている上述のタイプの装置および方法を提供することである。
この目的は、本発明によれば、そのような装置における前記トッピング燃焼器が、第１の室のそばに位置されそしてそれによって前記流れから分離された少なくとも１つの第２の室を有することと、前記手段が前記第２の室に燃料ガスを供給するように構成されることと、そして前記バーナが、前記第２の室の内部に位置された前記トッピング燃焼器の第１ゾーン内で前記燃料ガスの燃焼を生じさせるように構成されることとによって達成される。
前記燃料ガスが、前記第１燃焼器からの前記煙道ガスの流れから分離された室内で燃焼されることによって、前記煙道ガス流中の酸素の含量は、前記第１ゾーン内で行われる燃焼に対しいかなる影響をも全く有せず、そのことは、燃料と空気との混合物から成る前記燃料ガスの酸素含量を、すべての運転条件下で一定かつ低いレベルに維持して前記燃料ガスの高温燃焼において可能な限り少ないＮＯｘを生じることが可能であることを意味する。前記燃料ガスの燃焼を前記煙道ガス流の外側で行うことの他の１利点は、火炎生成を伴う燃焼が前記第１の室の外側で起き、したがって、もし火炎生成を伴う燃焼が前記煙道ガス流において生じるならば必要とされるであろう複雑な火炎安定化すなわち保炎が必要とされないことである。
本発明の第１の好適実施例によれば、前記手段は、前記燃料ガスを前記第２の室に、前記第１ゾーン内の燃焼が、該燃焼から生じるガスに、これらガスを前記第１の室内に配置された第２ゾーンにおける前記煙道ガス流との混合時に前記煙道ガス流中に含まれた酸素と反応させるため、未燃焼燃料を含有させるように亜理論的燃焼になるようなその内部燃料空気混合比をもって供給するように構成される。前記燃料の亜理論的燃焼、すなわちＯ2不足下での燃焼、が前記第２の室内において常に保証されることによって、少量のＮＯｘが、前記第１ゾーン内での火炎燃焼間における超高温（＞２０００℃）にもかかわらず生じる。Ｏ2が過剰に存在するときは、そのような高温度における燃焼は甚大なＮＯｘの生成を惹起する。そのような有利な亜理論的燃焼は、前記煙道ガス流の外側における前記第１ゾーンの位置のおかげで、前記発電プラントの負荷と無関係に常に保証され得る。前記燃料の不完全燃焼はその結果として、何ら火炎を生じることなくしたがって火炎を伴う燃焼より相当低い温度で起きる発熱酸化の形式で、前記第１の室内の前記煙道ガス流中に存在する酸素に対する前記未燃焼燃料の反応を生じさせ、したがって、また、前記第２ゾーンにおいては極めて低い含量のＮＯｘが生成される。
本発明の他の１つの好適実施例によれば、前記バーナは、渦を形成するため供給方向に先細になる壁を有する空間内に燃料ガスを供給しそして前記供給方向に見たとき前記壁の端の向こうの領域に空気を供給するタイプ、すなわちＡＢＢ社が特許を有するＥＶ−タイプのバーナ、である。前記第２の室内にそのようなバーナを使用するおかげで、前記第１ゾーンで行われる燃焼において空気と燃料の極めて完全な混合が得られる。このことは、前記第１ゾーンにおける燃料ガスの滞留時間を長くし、その結果として、より短い滞留時間の場合に比し、燃料中の窒素成分のＮＯｘ転換比が相当小さくなることが判明した。
本発明の第３の好適実施例によれば、前記第２の室は、前記燃料ガスの前記燃焼から生じる前記ガスの流れを、前記第１の室を通過する前記煙道ガス流に対して横断方向に前記第１の室内へと指向するように向かされている。前記第１の室内への前記煙道ガス流に対して横断方向の前記ガスの流れの方向のおかげで、前記第２の室からの流れにおける高温ガスは、前記煙道ガスと極めて親密に混合されそして前記第２の室からの前記流れにおける可燃ガス分子が前記煙道ガス流中の残留酸素と接触してそれと前記第２ゾーン内で発熱酸化の形式で反応することを保証する。
本発明の第４の好適実施例によれば、前記第２の室は、前記流れを前記第１の室にその内部の前記煙ガス流に対して実質的に垂直方向に導くように構成されている。前記煙道ガス流に対してそのような角度で前記流れを導くことによって、これら２つの流れは極めて良好な混合を生じることになり、その結果として、上に言及した利点が得られる。
本発明の第５の好適実施例によれば、前記装置は、前記第１ゾーンにおける燃焼から生じる前記ガスを、前記第１の室へそのまわりに実質的に均等に分散された適所において供給するように配列された手段を有する。この方式によって、前記２つの流れのさらに改善された均一な混合が達成される。
本発明の第６の好適実施例によれば、前記装置は、おのおの１つのバーナを有する複数の第２の室を有し、そしてこれら室は、筒形の第１の室のまわりに実質的に均等に分散して配列されている。前記第５の実施例は、このようにして、簡単かつ有利な様式で実現され得る。
本発明の第７の好適実施例によれば、前記燃料ガスを前記第２の室に供給するための前記手段は、前記第１の室に到達する前記煙道ガス流の圧力より大きい超過圧力を有する前記燃料ガスを供給するように配置されている。前記第２の室と前記第１の室との間のこの圧力差のおかげで、前記第１ゾーン内における燃焼から生じるガスは、前記第２ゾーン内の前記煙道ガス流と、それらが有する運動エネルギによって、効率的に混合され得る。
本発明の第８の好適実施例によれば、前記装置は、ガス流混合物に含まれた可燃媒質を燃え尽きさせるように空気を前記ガス流混合物と混合するために前記混合がその内部で行われるように意図されている一ゾーンの下流に配置された前記第１の室の第３ゾーンに空気を供給する手段を有する。前記第３ゾーン内への前記空気の供給のおかげで、前記ガス流混合物中に残留している可燃媒質は最終的に燃焼されそして前記ガス流中のＮＯｘ含量は、ＮＯｘに対するＯ2の反応によって、さらに減じられてより有害でない化合物にされた後、前記ガス流が推進ガスとしてガスタービンに供給される。
本発明のさらなる他の１好適実施例によれば、前記空気供給手段は、トッピング燃焼器の前記第１および第２ゾーンを画成する壁の外側にそして壁に沿って、前記空気を、それが前記第３ゾーンにおいて前記第１の室に入る前にそれを加熱しかつこれら壁を冷却するように導くべく構成された流路手段を有する。前記壁との相互作用による前記空気の加熱は、このようにして達成され、それによって前記第３ゾーン内の最終燃焼の結果が改善されかつ前記壁の必要冷却が達成される。
本発明のさらなる他の１好適実施例によれば、前記トッピング燃焼器の出口が、前記ガスービンへの入口を構成し、それにより、ガスタービン付きトッピング燃焼器の構造が簡単化されるとともに、前記トッピング燃焼器とガスタービンとの間における推進ガスの熱損失も、何ら問題を生じることなしに回避され得る。
上に言及したタイプの本発明による一方法によれば、前記燃料ガスは、前記トッピング燃焼器の第１の室であってそれを通って前記煙道ガスが前記トッピング燃焼器を通流するように意図されたものから分離されている前記トッピング燃焼器の第２の室の第１ゾーンにおいて燃焼するようにされる。そのような方法の利点は、従属装置請求項のため上に言及されたそれらと同じである。
本発明のさらなる諸利点および有利な諸特徴は、以下記する説明並びにその他の独立請求項から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
以下、添付図面を参照して、一例として掲げる本発明の特定実施例について説明する。
図面において：
第１図は、本発明によるトッピング燃焼器を配置している、総合ガス・蒸気サイクル（後者は図示されない）を有するＰＦＢＣ発電プラントを概略的に例示し、
第２図は、本発明の一好適実施例に基づく装置の概略部分断面図であり、
第３図は、若干の部分を破断した第２図に基づく装置の正面図である。
発明の好適実施例の詳細な説明
本発明による装置を有するＰＦＢＣ発電プラント、すなわち加圧流動層中の粒状燃料を燃焼させるプラント、を実現する態様を明らかにするため、次ぎに第１図を参照してそのようなプラントを簡単に説明する。
プラントは、圧力容器２の内部に受容された燃焼器１を有し、この圧力容器は、１０4ｍ3台の容積を有しそして例えば約１６バールまで加圧され得る。燃焼器１を加圧して燃焼器内の床（ｂｅｄ）を流動化するための圧縮空気３が、圧力容器に供給される。圧縮空気は、燃焼器内に密閉された床を流動化するため燃焼器の底に位置する複数の流動化ノズルを通じて燃焼器に供給される。床は、床材料、顆粒状吸着剤、および粒状の燃料であって床に供給される流動化空気中で燃焼されるものから形成されている。床から煙道ガス４が浄化装置５へ導かれる。本例において浄化装置は、高圧を予定した高圧フィルタから構成されている。煙道ガスはインタセプト弁６を通過しそして、その後、トッピング燃焼器７に入る。この燃焼器の構造は本発明の目的をなし、のちに、第２図および第３図を参照して説明される。さらにまた、燃料ガスが、フィルタ１０を介して既知タイプのガス化器９から導管８を通じてトッピング燃焼器７へと導かれる。燃料ガスは、高圧コンプレッサ１２から導管１１を通じて供給される圧縮空気と共にトッピング燃焼器７内で燃焼せしめられそしてその温度を高くするために燃焼器１からの煙道ガスと混合せしめられ、その結果として、トッピング燃焼器から出てくるガスは、高圧タービン１３を駆動するための推進ガスとしてそれを十分好適にする温度（１２００〜１５００℃）を有する。煙道ガスの温度は、トッピング燃焼器によって約８５０〜９５０℃から１２００〜１５００℃まで上昇させられた。
高圧タービンと高圧コンプレッサは、有効エネルギがそれから取り出される発電機１４として同一の車軸に配置されている。高圧コンプレッサ１２は、また、第２図を参照する説明からより明らかになる方式で導管１１を通じてＰＦＢＣ燃焼器１へと圧縮空気を給送する。インタセプト弁１５が、高圧コンプレッサと燃焼器１との間に配置されている。弁はまた、導管１６を通じて、ガス化器９内にガス化のための空気をも給送する。また、燃料は天然ガスであり得そしてガス化器は省除され得る。
高圧タービン１３内で膨張せしめられたガスは、低圧タービン１７へと導かれる。低圧タービンから出る排気ガスは、なお、エコノマイザ１８が利用し得るエネルギを有している。さらに、低圧コンプレッサ１９が、低圧タービンの車軸に配置されており、そしてフィルタ２０を介して大気がそれを通って供給される。かくして、低圧コンプレッサは、低圧タービンによって駆動されそして高圧コンプレッサ１２に第１段階で圧縮された空気をその出口から供給する。高圧コンプレッサ１２の入口に供給される空気の温度を下げるため、中間冷却器２１が、低圧コンプレッサと高圧コンプレッサとの間に配置されている。
次に第２図を参照して本発明によるトッピング燃焼器の一好適実施例を説明する。トッピング燃焼器７は、ＰＦＢＣプラントの第１の燃焼器１から発生する煙道ガス２４のための入口２３と、反対端に位置しかつ高圧ガスタービン１３への直入口２６を構成している出口２５とを有する第１の筒状の室２２を有し、第１の室の長手方向軸線に対して高圧タービンの車軸が垂直に延びている。
トッピング燃焼器は、第１の室のまわりに均等に分散された数個の、本実施例においては４個の、第２の室２７であって煙道ガス２４の流れの方向において同一のレベルに位置されたものを有し、従ってこれら室は、第１の室に対して半径方向に指向されそしてトッピング燃焼器への煙道ガスの流れから離されて配列されている。第２の室２７は、おのおの、バーナ２８を設置されており、バーナに対してガス化器９から圧縮燃料ガスが導管８を通じて供給されるように構成されている。この場合、燃料は炭素または油であることが好ましい。バーナ２８はＥＶタイプである、すなわち燃料ガスは、渦を形成させるため供給方向に対して漸傾した複数の壁を有する室内に供給され、そして燃焼用の空気が、上記方向に、そのほとんど完全な混合を達成するように壁の端の後方領域に供給され、そして渦は、燃料ガスを燃焼させるため第２の室の第１ゾーン２９において崩壊せしめられる。空気がどのようにして供給されるかは、のちに詳しく説明されるが、それは供給燃料の量に関しては酸素が不足するように供給され、その結果、第１ゾーン２９で火炎を形成して超高温（＞２０００℃）で生じる燃焼は、亜化学量的なそれであり従ってＮＯｘ生成は、それによって、低レベルに維持される。また、第１ゾーン２９における燃料ガスと空気との好適な相互混合は、前記第２の室における燃焼から生じるガスの滞留時間をより長くすることにもなり、そのことは、ＮＯｘ生成にきわめて有利な影響を与える、すなわちそれを減じることが判明した。かくして、実質的にすべての供給酸素は、燃焼そのものに使用されそしてきわめて少量がＮＯｘ生成に使用される。
第１の室における煙道ガスの流れに相対して第２の室２７へ供給される燃料ガスの圧力が超過していることによって、第１ゾーン２９における燃焼から生じるガスは、効率的な相互混合が生じるような高運動エネルギをもって第１の室内の煙道ガス２４の流れのなかに導かれる。このような相互混合の効率は、また、第２の室からのガスの流れが、第１の室内のガスの流れのなかに、好ましくは垂直に、角度を成して出現することと、第２の室２７からのガスの流れが、第１の室のまわりに実質的に均等に分散された適所において第１の室内の煙道ガスの流れに供給されることとによって積極的に影響される。
かくして、燃焼器１から発生する煙道ガス２４は、トッピング燃焼器の第１の室内に位置する第２ゾーン３０において、第１ゾーン２９における燃焼から発生するガスと混合され、それにより、発熱酸化が、火炎を全く生成することなしにそして約１２００〜１３００℃の温度をもって、未燃焼燃料と煙道ガス２４中の残留酸素との間に生じる。この反応における低温度は、ＮＯｘの生成を低減することになる。
高圧コンプレッサ１２は、トッピング燃焼器の第２の室２２内への圧縮空気を、煙道ガス流れ方向に見たとき第２ゾーン３０の下流に位置する第３ゾーン３１内へ、平行して延びる２つの流路部分から成る流路手段を通じて導くように構成されており、流路手段の第１の流路部分３２は、トッピング燃焼器の内壁３３から遠い空気を、第３ゾーン３１を通過して第１ゾーン２９の領域へ導きそしてそこにおいて空気を反転させて第１の流路部分３２と内壁３３との間に導くために配置された第２の流路部分３４に出現させ以てそれを第３ゾーン３１に出現させるように構成されている。内壁３３に沿って空気をこのように導くことによって、空気は予熱された後に第３ゾーン３１に達する。空気の一部分は、第１の流路部分から第２の流路部分へ移行するときに、第１ゾーン２９のバーナ２８の領域内へ導かれ、その結果として、高圧コンプレッサ１２は、従って、第１および第３ゾーンの双方に空気を供給する。ガス流に依然として包含されている可燃物の最終燃焼が第３ゾーンにおいて生じ従って導入された追加酸素が、ＮＯｘ含有物と反応しそして他のより有害でない化合物を形成することによってＮＯｘ含有物をさらに減らす。この最終燃焼によって、プラントに投入されたワークの最大部分が回収されて低圧ガスタービン１３を駆動するため利用され得る。トッピング燃焼器からの空気流量および供給決定燃料エネルギにおけるガスタービンの寸法は、このほとんど全燃焼によって最小化され得る。第１の室の第２および第３ゾーンを有する部分の全長は、実際において、第１の室を形成する筒の直径の１．５倍であることが好ましい。流路部分３４に流入する空気は、室２２および２７の壁を冷却するのに役立つ。
第２図において、トッピング燃焼器７を包囲する壁は、明瞭にするために省略されているが、これら壁は実際においては実質的に円周方向に延びている。トッピング燃焼器の壁３５は、外壁３６によって包囲されており、高圧コンプレッサによってプラント燃焼器１へ給送される圧縮空気は、二重外殻３７を通って若干の部品に沿って外壁３６の内側のトッピング燃焼器を通り過ぎてプラントへ導かれ、それによりトッピング燃焼器の壁の有利な冷却が達成される。
インタセプト弁６がトッピング燃焼器７への入口に配置されており、そしてインタセプト弁１５が、トッピング燃焼器の外壁３６と内壁３６との間において、高圧コンプレッサと燃焼器１との間の導管３８内に配置されている。インタセプト弁６は、プラントの運転停止と同時に、トッピング燃焼器への入口を閉鎖しそしてトッピング燃焼器を燃焼器１の大容積から隔離するように制御され得、それにより、超過速度とそれによるロータ１２、１３、１４の損傷が防止される。さらに、燃焼器１は、弁１５によって高圧コンプレッサから隔離され得それにより燃焼器１内の燃焼を効率的に遅延させ得る。
第３図には、第２図に例示された聳立するトッピング燃焼器機構の実際上の外観が示されている。トッピング燃焼器と直結しているインタセプト弁装置３９の簡単ではあるが適切な構成が特に注目される。また、第３ゾーンにおける空気排出用の複数の開口４０が、トッピング燃焼器筒の周方向全体に互いに近接して配列されていることも認められる。
本発明は、いうまでもなく、以上説明された好適実施例にいかなる点においても限定されるものでなく、本発明の基本概念から逸脱することなしに、その多くの修正が当業者には明らかであると思われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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