(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メイン燃料としてガス化燃料を用い、着火起動用燃料として液体燃料を用いるガスタービン燃焼器であって、前記各燃料を燃焼器ライナの頭部側に設けた燃料ノズルから選択的に前記燃焼器ライナ内に噴出させて燃焼用空気により拡散燃焼させるとともに、燃焼域に燃焼温度低下用として窒素を供給するものにおいて、前記燃料ノズル内に窒素供給部を設け、この窒素供給部は前記ガス化燃料と空気との接触部位に窒素単独で、または前記ガス化燃料への窒素混合気として前記燃焼器ライナ内へ噴出する経路を持つ構成としたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃焼ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側のほぼ同一半径位置に環状配置でガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は交互に、ガス化燃料噴出口の両隣が窒素噴出口となり、かつ空気噴出口の両隣が窒素噴出口となる配列としたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項３】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は、内周側からガス化燃料噴出口、窒素噴出口、空気噴出口の順に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項４】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は、内周側から窒素噴出口、ガス化燃料噴出口、空気噴出口の順に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項５】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側にガス化燃料を前記燃焼器ライナ内に噴出する複数のガス化燃料噴出口を環状配置で設け、このガス化燃料噴出口の外周側のほぼ同一半径位置に、窒素を噴出する窒素噴出口と空気を噴出する空気噴出口とを複数、環状配置で周方向に交互に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に窒素を前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の窒素噴出口を環状配置で設け、この窒素噴出口の外周側のほぼ同一半径位置に、ガス化燃料を噴出するガス化燃料噴出口と空気を噴出する空気噴出口とを複数、環状配置で周方向に交互に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項７】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素・ガス化燃料混合気および空気をそれぞれ前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は前記液体燃料ノズル部の外周側がガス化燃料噴出口となり、このガス化燃料噴出口の外周側が窒素・ガス化燃料混合気噴出口および空気噴出口となる配置とし、かつ前記窒素・ガス化燃料混合気噴出口および空気噴出口は周方向に交互に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項８】
燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側のほぼ同一半径位置に環状配置で窒素・ガス化燃料混合気および空気をそれぞれ前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、窒素・ガス化燃料混合気噴出口と空気噴出口とは周方向に交互に配列したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれかに記載のガスタービン燃焼器において燃料ノズルの各噴出口にそれぞれスワラを設け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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービン発電プラントやコンバインドサイクル発電プラントなどに用いられるガスタービン燃焼器に係り、特にガス化燃料および空気とともに窒素を燃焼室内に供給して拡散燃焼における局所高温化を抑制し、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ったガスタービン燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービン発電プラントやコンバインドサイクル発電プラントには、ガスタービン燃焼器が複数台組み込まれており、このガスタービン燃焼器で燃焼した燃料が燃焼ガスとなってガスタービンに案内され、ガスタービンを駆動するようになっている。このようなガスタービンではガスタービン入口温度を上昇させるとガスタービン熱効率が向上するため、ガスタービン入口温度すなわちガスタービン燃焼器の出口温度の上昇と発電プラントの効率化が図られている。
【０００３】
しかし、ガスタービン燃焼器の燃焼域の燃焼ガス温度を過度に上昇させると、ＮＯｘの発生量が増大する。また、燃焼ガス温度は、タービン部や燃焼器部の材料の耐熱限界による制約を受ける。
【０００４】
ところで、ガス化複合発電プラントにおいては、石炭、重油などをガス化炉でガス化した後、ガス精製装置により精製し、ガス化燃料としてガスタービン燃焼器に供給する。石炭ガス化燃料の場合はガス化炉の形式により燃料組成や発熱量は異なるが、例えば酸素吹きガス化炉では燃料発熱量が約１０〜１３ＭＪ／ＮＭ3 の中カロリーのガス化燃料が精製され、その燃料組成は水素と一酸化炭素とが大部分を占める。酸素吹きガス化炉では、酸素製造プラントにより空気中の窒素から分離された酸素を使用している。なお、ガス精製方式が乾式の場合においては、ガス化燃料中にアンモニアが含有される。このようなガス化複合発電プラントにおいてもガスタービンの効率を上げるため、高温化を図ると同時に環境問題から低ＮＯｘ化を図らなくてはならない。
【０００５】
従来のガスタービン燃焼器において、ＮＯｘの発生を抑制する技術として、燃料と空気とをあらかじめ燃料希薄状態で混合して燃焼させる希薄予混合方式が知られている。
【０００６】
しかし、ガス化燃料などの水素を多く含む燃料に対して希薄予混合方式を用いた場合、水素の燃焼速度が速いため、燃焼ガスの燃焼速度が希薄予混合ガス噴出速度を上回り、火炎が燃料ノズル内部に逆流する現象、いわゆる逆火現象が起こり、燃焼器部品を焼損する恐れがある。
【０００７】
このことにより、ガス化燃料を希薄予混合方式に採用することは難しい。そのため、燃焼室内で燃料と空気とを拡散混合して燃焼させる拡散燃焼方式を採用する必要がある。しかし、拡散燃焼による燃焼ガスの温度は、局所的に断熱火炎温度に近い高温になる。例えば水素や一酸化炭素を多く含む石炭ガス化燃料の断熱火炎温度は、中カロリー燃料といえども、ＬＮＧ燃料の断熱火炎温度と同等以上になるため、この石炭ガス化燃料を拡散燃焼させた場合、ＬＮＧ燃料を拡散燃焼させる場合と同等の、多量のＮＯｘを発生させる。
【０００８】
近年、ガス化複合発電プラントの効率化と環境保全の面から酸素製造プラントで酸素と分離される窒素を有効的に活用する研究が行われている。すなわち、ガスタービン燃焼器において、燃焼室内に燃焼に直接関与しない窒素を供給することで、燃焼ガスの局所的な高温部を抑制し、燃焼ガスのＮＯｘ発生量を低減させるというものである。その例として、１９９４年のＡＳＭＥ（THE AMERICAN SOCIETY OF MECHANICAL ENGINEERS ）の文献の９４−ＧＴ−３６６に示されるように、ガスタービン燃焼器の頭部より蒸気噴射と同様な方式で窒素を供給し、空気と窒素とを混合して燃焼室に送り、酸素濃度を低下させた空気により燃焼させる。
【０００９】
図１７はこのような窒素ガスを利用した従来の石炭ガス化複合発電プラントのガスタービン燃焼器を例示する概略構成図である。
【００１０】
図１７に示すように、ガスタービン燃焼器１は外筒２およびフロースリーブ３の内側に燃焼器ライナ４を内筒として収容し、この燃焼器ライナ４の後流側にトランジションピース５を接続した構成とされている。燃焼器ライナ４内には燃焼室６が形成されている。外筒２およびフロースリーブ３と燃焼器ライナ４との間には環状の空気流路７が形成されている。この空気流路７を通って図示しない空気圧縮機で圧縮された空気が燃焼器ライナ４の頭部側に案内される。
【００１１】
燃焼器ライナ４の頭部側にはヘッドプレート８を介して支持された燃料ノズル９が接続されている。この燃料ノズル９は基端部側に液体燃料供給口９ａ、液体燃料噴霧空気供給口９ｂおよび石炭ガス化燃料供給口９ｃを備え、それぞれ図示しない液体燃料配管、液体燃料噴霧空気配管および石炭ガス化燃料配管から供給される液体燃料ａ0 、液体燃料噴霧空気ｂ0 および石炭ガス化燃料ｃ0 を導入するようになっている。そして、各供給口９ａ〜９ｃから導入された液体燃料ａ0 、液体燃料噴霧空気ｂ0 および石炭ガス化燃料ｃ0 は、燃料ノズル９内の通路を介し、それぞれノズル先端側の噴出口から燃焼器ライナ４内に噴出される。
【００１２】
このものにおいて、ヘッドプレート８の燃料ノズル９の外周側に窒素供給口１０が設けられ、図示しない窒素配管から供給される窒素ｄ0 を導入するようになっている。窒素供給口１０から導入された窒素ｄ0 は、ヘッドプレート８に設けた窒素噴出口１０ａから燃料ノズル９先端部の外周側に噴射される。この噴射された窒素が燃料ノズル９先端部の外周側で、空気流路７を介して流入した空気ｅ0 と混合し、これにより空気ｅ0 が酸素濃度を低下した状態となって燃料ノズル９先端部から燃焼室８に供給される。
【００１３】
プラント運転時には、まず液体燃料ａ0 の供給により起動着火運転を行い、その後メイン燃料としてのガス化燃料ｃ0 の供給へ切り換えて通常運転に移行する。この通常運転の際に窒素ｄ0 の供給を行い、酸素濃度を低下させた空気ｅ0 によりガス化燃料ｃ0 を燃焼させることで、燃焼温度を下げ、ＮＯｘの抑制を図る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来のガスタービン燃焼器では、単に空気流路７内の空気ｅ0 の一部分に窒素ｄ0 が流れ込むだけであり、必ずしも十分な混合が行われずに燃焼室６に流入する傾向があった。しかも、この空気ｅ0 と窒素ｄ0 とは燃料ノズル９の周囲から無秩序に燃焼室６内に流入するので、燃焼室６の中心域に噴出されるガス化燃料ｃ0 と空気ｅ0 との接触部分に窒素ｄ0 が必ずしも流入するとは限らないものであった。すなわち、従来の構成では、空気ｅ0 と窒素ｄ0 とが混合する前にガス化燃料ｃ0 と空気ｅ0 とが接触してしまう確率が高いため、空気ｅ0 とガス化燃料ｃ0 とが接触する局所的な燃焼域で高温化現象が生じ、窒素ｄ0 を全く供給しない状態に比べればＮＯｘの発生量は小さくなるものの、それでもなお多量のＮＯｘが発生することがあった。
【００１５】
そこで、上述した構成のもとでＮＯｘ抑制機能を高める手段として、燃焼室６内への窒素ｄ0 の吹き込み量を増大して窒素ｄ0 の空気ｅ0 に対する混合率を高めることが考えられる。
【００１６】
しかし、単に燃焼室６への窒素供給量を増大することは火炎の温度を低下させ、ＮＯｘ低減には有効であっても、窒素供給量が過多となって火炎温度が過度に低下し、燃焼が不安定となったり、燃料ガス中に未燃成分である一酸化炭素が残留するなど別の問題が生じてくる可能性がある。
【００１７】
一方、別案として、ガス化燃料配管中に窒素を混入して、予め窒素とガス化燃料とを混合させることも考えられる。しかし、そのためには窒素圧力をガス化燃料圧力以上にコンプレッサなどで昇圧する必要があり、この場合にはコンバインドサイクルプラントの効率の低下という問題が生じる。
【００１８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、その目的はＮＯｘ発生率の高いガス化燃料を用いた拡散燃焼において、燃焼室内に窒素を効率的に供給することで、燃焼ガスの低ＮＯｘ化が図れるガスタービン燃焼器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に係るガスタービン燃焼器は、メイン燃料としてガス化燃料を用い、着火起動用燃料として液体燃料を用いるガスタービン燃焼器であって、前記各燃料を燃焼器ライナの頭部側に設けた燃料ノズルから選択的に前記燃焼器ライナ内に噴出させて燃焼用空気により拡散燃焼させるとともに、燃焼域に燃焼温度低下用として窒素を供給するものにおいて、前記燃料ノズル内に窒素供給部を設け、この窒素供給部は前記ガス化燃料と空気との接触部位に窒素単独で、または前記ガス化燃料への窒素混合気として前記燃焼器ライナ内へ噴出する経路を持つ構成としたものである。
【００２０】
請求項２に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃焼ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側のほぼ同一半径位置に環状配置でガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は交互に、ガス化燃料噴出口の両隣が窒素噴出口となり、かつ空気噴出口の両隣が窒素噴出口となる配列としたものである。
【００２１】
請求項３に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は、内周側からガス化燃料噴出口、窒素噴出口、空気噴出口の順に配列したものである。
【００２２】
請求項４に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素および空気をそれぞれ単独で前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は、内周側から窒素噴出口、ガス化燃料噴出口、空気噴出口の順に配列したものである。
【００２３】
請求項５に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側にガス化燃料を前記燃焼器ライナ内に噴出する複数のガス化燃料噴出口を環状配置で設け、このガス化燃料噴出口の外周側のほぼ同一半径位置に、窒素を噴出する窒素噴出口と空気を噴出する空気噴出口とを複数、環状配置で周方向に交互に配列したものである。
【００２４】
請求項６に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に窒素を前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の窒素噴出口を環状配置で設け、この窒素噴出口の外周側のほぼ同一半径位置に、ガス化燃料を噴出するガス化燃料噴出口と空気を噴出する空気噴出口とを複数、環状配置で周方向に交互に配列したものである。
【００２５】
請求項７に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側に同心的に、かつ径を異ならせてガス化燃料、窒素・ガス化燃料混合気および空気をそれぞれ前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、これらの噴出口は前記液体燃料ノズル部の外周側がガス化燃料噴出口となり、このガス化燃料噴出口の外周側が窒素・ガス化燃料混合気噴出口および空気噴出口となる配置とし、かつ前記窒素・ガス化燃料混合気噴出口および空気噴出口は周方向に交互に配列したものである。
【００２６】
請求項８に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナの頭部側に燃料ノズルを備えたガスタービン燃焼器において、前記燃料ノズルの先端部中心位置に液体燃料ノズル部を設けるとともに、この液体燃料ノズル部の外周側のほぼ同一半径位置に環状配置で窒素・ガス化燃料混合気および空気をそれぞれ前記燃焼器ライナ内に噴出する複数の噴出口を間隔的に設け、窒素・ガス化燃料混合気噴出口と空気噴出口とは周方向に交互に配列したものである。
【００２７】
請求項９に係るガスタービン燃焼器は、請求項１から８までのいずれかに記載のガスタービン燃焼器において燃料ノズルの各噴出口にそれぞれスワラを設けたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン燃焼器の実施の形態について添付図面を用いて説明する。なお、以下の各実施形態は、石炭ガス化燃料を使用する複合発電プラントのガスタービン燃焼器に適用したものである。
【００２９】
第１実施形態（図１〜図４）
図１は本発明の第１実施形態によるガスタービン燃焼器の配置構成を示す概略図である。図１に示すようにガスタービン１３の主軸１３ａと同軸上に空気圧縮機１４が設けられ、ガスタービン燃焼器１１は、空気圧縮機１４とガスタービン１３との中間位置において、主軸１３ａの周囲に複数台、例えば１４〜１８台設置されている。
【００３０】
ガスタービン運転時には、空気圧縮機１４の駆動により吐出された高圧空気をガスタービン燃焼器１１に案内し、このガスタービン燃焼器１１の燃焼器ライナ１５内に形成される燃焼室１６で燃料を燃焼させる。この燃焼ガスをトランジションピース１７を介してガスタービン１３に案内し、このガスタービン１３を駆動させて仕事をし、ガスタービン１３に連結された図示しない発電機を回転駆動させる。
【００３１】
図２は本実施形態によるガスタービン燃焼器１１を拡大して示す構成図である。
【００３２】
ガスタービン燃焼器１１は図２に示すように、外筒２０およびフロースリーブ２１の内側に燃焼器ライナ２２を内筒として収容した構成となっており、この燃焼器ライナ２２の後流側にトランジションピース１７が接続されている。燃焼器ライナ２２内には燃焼室１６が形成されている。外筒２０およびフロースリーブ２１と燃焼器ライナ２２との間には環状の空気流路２３が形成されいる。
【００３３】
燃焼器ライナ２２の頭部側には、ヘッドプレート２４を介して支持された燃料ノズル２６が接続されている。この燃料ノズル２６は基端部側に液体燃料供給口２７、液体燃料噴霧空気供給口２８、石炭ガス化燃料供給口２９および窒素供給口３１を備え、それぞれ図示しない液体燃料配管、液体燃料噴霧空気配管、石炭ガス化燃料配管および窒素配管から供給される液体燃料ａ、液体燃料噴霧空気ｂ、石炭ガス化燃料ｃおよび窒素ｄを導入するようになっている。
【００３４】
そして、各供給口２７〜３１から導入された液体燃料ａ、液体燃料噴霧空気ｂ、石炭ガス化燃料ｃおよび窒素ｄは燃料ノズル２６内の通路を介し、それぞれ後述する噴出口から燃焼器ライナ２２内に噴出されるようになっている。なお、窒素ｄとしては、図示しない石炭ガス精製装置の酸素製造プラントで空気から酸素を分離する際に発生する窒素が用いられている。また、燃料ノズル２６の先端部外周側には空気圧縮機１４で圧縮された空気ｅが空気流路２３を介して供給されるようになっている。
【００３５】
図３は図２に示した燃料ノズル２６を拡大して示す断面図であり、図４は図３の右側面図（端面図）である。
【００３６】
これらの図３および図４に示すように、燃料ノズル２６は円筒状を成し、この燃料ノズル２６の軸心位置に液体燃料通路３３が設けられている。この液体燃料通路３３は、燃料ノズル２６の基端側において液体燃料供給口２７に連通するとともに、燃料ノズル２６の先端側においてその端面に開口した液体燃料噴出口３４に連通している。この液体燃料噴出口３４は、燃料ノズル２６の周方向に間隔的に複数形成され、かつ燃料ノズル２６の軸心から次第に外側に向かう傾斜をもって開口している。これにより、液体燃料ａは液体燃料通路３３の基端部から先端部へ向かって流れた後、液体燃料噴出口３４から燃料ノズル２６の軸心に対して遠心方向に向かって放射状に噴出されるようになっている。
【００３７】
液体燃料通路３３の外周側には液体燃料噴霧空気通路３６が環状に形成されている。この液体燃料噴霧空気通路３６も前記同様に液体噴霧空気供給口２８に連通するとともに、燃料ノズル２６の先端部側においてその端面に開口した複数の液体燃料噴霧空気噴出口３７に連通している。この各液体燃料噴霧空気噴出口３７は次第に燃料ノズル２６の軸心に向かう傾斜をもって開口している。液体燃料噴霧空気通路３６の先端部付近には液体燃料噴霧空気用スワラ３８が設けられている。
【００３８】
そして、液体燃料噴霧空気ｂは液体燃料噴霧空気通路３６の基端部から先端部へと向かって流れた後、液体燃料噴霧空気用スワラ３８で旋回流を与えられ、液体燃料ａとは逆に燃料ノズル２６の軸心側に向かって噴出するようになっている。これにより、燃料ノズル２６の軸心から外側に向かって噴出された液体燃料ａは、燃料ノズル２６の軸心に向かって噴出された液体燃料噴霧空気ｂとの衝突により微粒子化し、燃焼室１６に噴霧される。すなわち、液体燃料噴出口３４と液体燃料噴霧空気噴出口３７とにより液体燃料ノズル部３９を形成している。
【００３９】
また、液体燃料噴霧空気通路３６の外周側には、石炭ガス化燃料供給口２７とその基端部側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に形成されるとともに、この石炭ガス化燃料通路４０の外周側には窒素供給口３１とその基端側で連通する窒素通路４１が環状に形成されている。石炭ガス化燃料通路４０の先端部付近はガイド部４０ａによって拡径側に屈曲し、窒素通路４１の先端部とほぼ同一半径位置に配置されている。そして、これら石炭ガス化燃料通路４０および窒素通路４１は、それらの先端部分において、環状の基端側部分からそれぞれ複数に分岐し、かつそれらの分岐部分は燃料ノズル２６の周方向に沿って交互に配置されている。
【００４０】
窒素通路４１の分岐した各先端部分は、燃料ノズル２６の先端面において液体燃料ノズル部３９を中心とした同一半径位置に開口する複数の窒素噴出口４２に連通しており、この各窒素通路噴出口４２にはそれぞれ窒素用スワラ４３が設けられている。これにより、窒素ｄは窒素通路４１の基端部から先端部へ向かって流れ、各分岐部分で分流した後に窒素用スワラ４３で旋回流を与えられ、各窒素噴出口４２から噴出するようになっている。
【００４１】
同様に、石炭ガス化燃料通路４０の分岐した各先端部分は、燃料ノズル２６の先端面において液体燃料ノズル部３５を中心として環状に配列された複数の窒素噴出口４２とほぼ同一半径位置に開口する複数の石炭ガス化燃料噴出口４５に連通しており、この各石炭ガス化燃料噴出口４５にもそれぞれ石炭ガス化燃料用スワラ４６が設けられている。これにより石炭ガス化燃料ｃは石炭ガス化燃料通路４０の基端部から先端部へ向かって流れ、各分岐部分で分岐した後に石炭ガス化燃料用スワラ４６で旋回流を与えられ、各石炭ガス化燃料噴出口４５から噴出するようになっている。
【００４２】
なお、石炭ガス化燃料通路４０は先端側に向かい、その外周側の隔壁４０ｂのテーパにより燃料ノズル２６の径方向で次第に幅狭となっており、これにより石炭ガス化燃料ｃは燃料ノズル２６内で次第に加圧されて石炭ガス化燃料噴出口４５から噴出されるようになっている。また、石炭ガス化燃料噴出口４５および窒素噴出口４２は、燃料ノズル２６の先端部外壁４１ａおよび下記の空気通路４８との隔壁４１ｂなどのテーパにより、燃料ノズル２６の先端付近で次第に軸心側に向かっており、これにより石炭ガス化燃料ｃおよび窒素ｄは燃焼器ライナ２２の中心側に向かって噴出されるようになっている。
【００４３】
さらに、石炭ガス化燃料通路４０の先端部外周側にはフロースリーブ内の空気流路と連通する複数の空気通路４８が設けられている。これらの空気通路４８は燃料ノズルの先端部外壁に設けた空気噴出口４９と連通している。これらの空気噴出口４９は、液体燃料ノズル部３９を中心として環状に配列され、かつ前記窒素噴出口４２および石炭ガス化燃料噴出口４５の間に介在する配置で、これらとほぼ同一半径位置に複数設けられている。各空気噴出口４２は燃料ノズル２６の軸心に向かう傾斜をもって開口され、その内部にはそれぞれ空気用スワラ５０が設けられている。これにより、空気ｅは、空気通路４８の基端部から先端部へ向かって流れ、空気用スワラ５０で旋回流を与えられ、空気噴出口４９から燃焼器ライナ２２の中心側に向って噴出されるようになっている。
【００４４】
すなわち本実施形態では、図４に示すように燃料ノズル２６の先端部の中心位置に液体燃料ノズル部３９が設けられ、この液体燃料ノズル部３９のほぼ同一半径位置に、環状配置で石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９がそれぞれ複数、間隔的に設けられている。さらに各噴出口は交互に、石炭ガス化燃料噴出口４０の両隣が窒素噴出口４２となり、かつ空気噴出口４９の両隣が窒素噴出口４２となるように配列されている。
【００４５】
次に作用を説明する。
【００４６】
ガスタービン１３の起動時は、液体燃料ノズル部３５から液体燃料ａを噴霧し、この液体燃料ａを燃焼させる。この後、ガスタービン１３負荷が上昇するに伴いメイン燃料として石炭ガス化燃料ｃの供給量を増大させるとともに、液体燃料の供給量を減少させ、ガスタービン１３を通常運転に移行させる。
【００４７】
ガスタービン１３の通常運転時は、燃料ノズル２６先端部の石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９からそれぞれ石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄおよび空気ｅを噴出させ、燃焼室１６内で拡散燃焼させる。各噴出口４２、４５、４９ではそれぞれスワラ４３、４６、５０により、石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄおよび空気ｅに旋回流を与えて各噴出口４２、４５、４９から噴出させるので、石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを効率良く混合することができる。
【００４８】
しかも、液体燃料ノズル部３９の外周側のほぼ同一半径位置に、環状配置で設けた石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９の配列は交互に、石炭ガス化燃料噴出口４５の両隣を窒素噴出口４２とし、かつ空気噴出口４９の両隣を窒素噴出口４２として、各噴出口から石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄおよび空気ｅを噴出させるので、石炭ガス化燃料ｃを窒素ｄが包み込み、かつ空気ｅを窒素ｄが包み込むようなかたちで、すなわち、石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接触れ合わないようなかたちで、燃焼室１６に供給される。このため、従来では石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接触れ合う部分で燃焼することによって発生していた燃焼ガスの局所的な高温化を防止することができ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００４９】
以上のように、本実施形態によれば、窒素ｄを燃料ノズル２６を通して直接燃焼器ライナ１５内に噴出させ、しかもこの窒素ｄにより石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接触れ合わない状態で、燃焼器ライナ１５内に噴出させることにより、燃焼ガスの局所的な高温化を防ぎ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００５０】
第２実施形態（図５、図６）
図５は本発明の第２実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図６は図５の右側面図（端面図）である。
【００５１】
本実施形態では、燃料ノズル２６ａ先端部の各噴出口の配列を第１実施形態と異ならせてある。すなわち、燃料ノズル２６ａの先端部の中心位置に液体燃料ノズル部３９を設けることは前記第１実施形態と同様であるが、この液体燃料ノズル部３９の外周側にこれと同心的な三重の環状配置で、かつ内側から順次に石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９を設けた点が異なる。
【００５２】
詳述すると、図５および図６に示すように、燃料ノズル２６ａは円筒状を成し，この燃料ノズル２６ａの軸心位置に第１実施形態と同様に液体燃料通路３３、液体燃料噴出口３４、液体燃料噴霧空気通路３６および液体燃料噴霧空気噴出口３７等からなる液体燃料ノズル部３９が形成されている。
【００５３】
そしてまず、液体燃料噴霧空気通路３６のすぐ外周側に、石炭ガス化燃料供給口２９とその基端側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に形成されている。この石炭ガス化燃料通路４０の先端側は、燃料ノズル２６ａの先端面で開口する複数の石炭ガス化燃料噴出口４５に連通しており、この各石炭ガス化燃料噴出口４５にはそれぞれ石炭ガス化燃料用スワラ４６が設けられている。これにより、石炭ガス化燃料ｃは液体燃料ノズル部３９のすぐ外周側で石炭ガス化燃料用スワラ４６で旋回流を与えられ、各石炭ガス化燃料噴出口４５から噴出するようになっている。
【００５４】
次に、石炭ガス化燃料通路４０の外周側にはその基端側で窒素供給口３０と連通する窒素通路４１が環状に設けられている。この窒素通路４１の先端側は、燃料ノズル２６ａの先端面で開口する複数の窒素噴出口４２に連通しており、この各窒素噴出口４２にはそれぞれ窒素用スワラ４３が設けられている。これにより、窒素ｄは窒素用スワラ４３で旋回流を与えられ、各窒素噴出口４２から石炭ガス化燃料ｃの外周側の領域に噴出するようになっている。
【００５５】
さらに、窒素通路４１の先端部の外周側にはフロースーリブ２１内の空気流路２３と連通する複数の空気通路４８が設けられている。これらの空気通路４８は燃料ノズル２６ａの先端部外壁に設けた複数の空気噴出口４９と連通し、これらの空気噴出口４９には空気用スワラ５０が設けられている。これにより、空気ｅは空気用スワラ５０で旋回流を与えられ、空気噴出口４９から窒素の外周側の領域に噴出するようになっている。
【００５６】
すなわち、本実施形態では図６に示すように、燃料ノズル２６ａの先端部の中心位置に液体燃料ノズル部３９が設けられ、この液体燃料ノズル部３９の外周側に、液体燃料ノズル部３９を中心とし、かつ径が異なる環状配置で内周側から外周側に向って順次に、石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９がそれぞれ複数設けられている。
【００５７】
他の構成については、前述した第１実施形態とほぼ同様であるから、図５および図６に、図３および図４と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
上記構成の本実施形態によっても、各噴出口４２，４５，４９ではそれぞれスワラ４３，４６，５０により、石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄおよび空気ｅに旋回流を与えるので石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを効率良く混合させることができる。
【００５９】
そして本実施形態の場合は液体燃料ノズル部３９の外周側に同心的に、かつ径を異ならせて内側から石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２、空気噴出口４９の順にそれぞれ噴出口を配列しであるので、燃焼室１６内の内周側の領域に噴出される石炭ガス化燃料ｃと、外周側の領域に噴出される空気ｅとの間に、窒素ｄが挟み込まれるかたちで供給される。すなわち、石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接触れ合わないかたちで燃焼室１６に供給されるので、石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとの直接接触を抑制することができ、これにより燃焼ガスの局所的な高温化を防止し、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００６０】
以上のように、本実施形態によっても、窒素ｄを燃料ノズル２６ａを通して直接燃焼器ライナ１５内に噴出し、しかもこの窒素ｄにより石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接触れ合わない状態で燃焼室１６内に噴出させるので、燃焼ガスの局所的な高温化を防ぎ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【００６１】
第３実施形態（図７，図８）
図７は本発明の第３実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図８は図７の右側面図（端面図）である。
【００６２】
本実施形態の燃料ノズルは、比較的燃焼性の低い石炭ガス化燃料を使用する場合を考慮して、燃焼安定性を確保しつつＮＯｘの低減が図れる構成としたものである。
【００６３】
すなわち、石炭ガス化炉で使用する原料炭は産地等により特性が異なっており、その特性の差によって石炭ガス化燃料の燃焼性にも差が生じる。燃焼性が高い石炭ガス化燃料を使用する場合には安定した拡散燃焼が行われるので、局所的な高温域の発生を防止してＮＯｘ発生量の低減のみを図ればよく、燃料と空気との直接接触を抑制する観点から窒素をそれらの接触領域全体に亘って供給すればよい。
【００６４】
しかしながら、燃焼性が低い石炭ガス化燃料を使用する場合には、空気との接触が不十分であると燃焼が不安定となったり、未燃成分として一酸化炭素が残存する可能性がある。このため、低燃焼性の石炭ガス化燃料を噴出させる燃料ノズルとしては、燃料と空気との接触が十分に行われる噴出機能を維持したうえで、局所的な高温域の発生を防止するべく窒素を供給することが望まれる。
【００６５】
そこで、本実施形態では燃料ノズル２６ｂの先端部の中心位置に液体燃料ノズル部３９を設け、この液体燃料ノズル部３９の外周側にこれと同心的な三重の環状配置で、かつ内側から順次に窒素噴出口４２、石炭ガス化燃料噴出口４５、および空気噴出口４９を設けた構成としている。
【００６６】
すなわち、本実施形態でも燃料ノズル２６ｂは円筒状を成し，この燃料ノズル２６ｂの軸心位置に前記各実施形態と同様に液体燃料通路３３、液体燃料噴出口３４、液体燃料噴霧空気通路３６および液体燃料噴霧空気噴出口３７等からなる液体燃料ノズル部３９が形成されている。
【００６７】
そして、液体燃料噴霧空気通路３６のすぐ外周側に、その基端側で窒素供給口３０と連通する窒素通路４１が環状に設けられている。この窒素通路４１の先端側は、燃料ノズル２６ｂの先端面で開口する複数の窒素噴出口４２に連通しており、この各窒素噴出口４２にはそれぞれ窒素用スワラ４３が設けられている。これにより、窒素ｄは液体燃料ノズル部３９のすぐ外周側で窒素用スワラ４３で旋回流を与えられ、各窒素噴出口４２から噴出されるようになっている。
【００６８】
また、窒素通路４１の外周側には石炭ガス化燃料供給口２９とその基端側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に形成されている。この石炭ガス化燃料通路４０の先端側は、燃料ノズル２６ａの先端面で開口する複数の石炭ガス化燃料噴出口４５に連通しており、この各石炭ガス化燃料噴出口４５にはそれぞれ石炭ガス化燃料用スワラ４６が設けられている。これにより、石炭ガス化燃料ｃは石炭ガス化燃料用スワラ４６で旋回流を与えられ、各石炭ガス化燃料噴出口４５から窒素ｄの外周側の領域に噴出するようになっている。
【００６９】
さらに、石炭ガス化燃料通路４０の先端部の外周側にはフロースーリブ２１内の空気流路２３と連通する複数の空気通路４８が設けられている。これらの空気通路４８は燃料ノズル２６ｂの先端部外壁に設けた複数の空気噴出口４９と連通し、これらの空気噴出口４９には空気用スワラ５０が設けられている。これにより、空気ｅは空気用スワラ５０で旋回流を与えられ、空気噴出口４９から石炭ガス化燃料ｃの外周側の領域に噴出するようになっている。
【００７０】
すなわち、本実施形態では図６に示すように、燃料ノズル２６ｂの先端部の中心位置に液体燃料ノズル部３９が設けられ、この液体燃料ノズル部３９の外周側に、液体燃料ノズル部３９を中心とし、かつ径が異なる環状配置で内周側から外周側に向って順次に、窒素噴出口４２、石炭ガス化燃料噴出口４５および空気噴出口４９がそれぞれ複数設けられている。
【００７１】
他の構成については、前述した第１実施形態とほぼ同様であるから、図７および図８に、図３および図４と同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
このような構成の本実施形態によっても、各噴出口４２，４５，４９ではそれぞれスワラ４３，４６，５０にって旋回流が与えられるので、石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを効率良く混合させることができる。
【００７３】
そしてこの場合、燃料ノズル２６ｂの先端面に内周側から外周側に順次に窒素噴出口４２、石炭ガス化燃料噴出口４５、空気噴出口４９を配置したことにより、燃焼室１６内の外周側の領域で石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとが直接接触する状態となり、一方、燃焼室１６内の内周側から噴出される窒素ｄが石炭ガスｃと空気ａとに混合することになる。
【００７４】
したがって、本実施形態では供給する石炭ガス化燃料ｃの燃焼性が低い場合であっても、その石炭ガス化燃料ｃが空気ｅとの直接接触によって安定した燃焼を持続でき、燃焼ガス中の未燃成分である一酸化炭素濃度を低減できるとともに、燃料ノズル２６ｂの内側から燃焼域に向って拡散する窒素ｄの作用によって効率よく燃焼ガスの温度を低下することができ、これにより、低ＮＯｘ化も十分に図ることができる。
【００７５】
第４実施形態（図９，図１０）
図９は本発明の第４実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図１０は図９の右側面図（端面図）である。
【００７６】
本実施形態の第３実施形態と同様に、燃料ノズル２６ｃを燃焼性の低い石炭ガス化燃料の利用に好適な構成としたものである。但し、本実施形態では第３実施形態と異なり、燃料ノズル２６ｃの中心位置の液体燃料ノズル部３９の外周側にこれと同心的な二重の環状配置で石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４２を設けてある。
【００７７】
すなわち、本実施形態では図９および図１０に示すように、燃料ノズル２６ｃは円筒状を成し、この燃料ノズル２６ｃの中心位置に設けた液体燃料通路３３、これに連通する燃料ノズル２６ｃ先端側の液体燃料噴出口３４、液体燃料通路３３の外周に設けた液体燃料噴霧空気通路３６、およびこれに連通する燃料ノズル２６ｃ先端の液体燃料噴霧空気噴出口３７によって液体燃料ノズル部３９が形成されている。
【００７８】
そして、液体燃料噴霧空気通路３６の外周側に、石炭ガス化燃料供給口２９とその基端部側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に設けられ、この石炭ガス化燃料通路４０の先端側は燃料ノズル２６ｃの先端面で開口する複数の石炭ガス化燃料噴出口４５と連通している。この石炭ガス化燃料噴出口４５にはそれぞれ石炭ガス化燃料用スワラ４６が設けられている。
【００７９】
石炭ガス化燃料通路４０の外周側には、窒素通路４１と空気通路４８とが複数、環状配置で周方向に交互に設けられている。窒素通路４１の基端側は窒素供給口３０と連通し、先端側は窒素噴出口４２と連通している。窒素噴出口４２には窒素用スワラ４３が設けられている。また、空気通路４８の基端側は空気流路２３と連通し、先端側は空気噴出口４９と連通している。空気噴出口４９には空気用スワラ５０が設けられている。
【００８０】
窒素通路４１と空気通路４８とは、それらの先端側が次第に燃料ノズル２６ｃの中心側に向かう傾斜をもち、これにより、窒素ｄおよび空気ｅは燃焼室１６の中心側に向って噴出するようになっている。
【００８１】
他の構成については、前述した第１実施形態とほぼ同様であるから、図９および図１０に、図３および図４と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
このような構成の本実施形態において、ガスタービン１３の通常運転時には、燃料ノズル２６ｃの先端部の石炭ガス化燃料噴出口４５、窒素噴出口４２および空気噴出口４９からそれぞれ石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄ、空気ｅを噴出させ、燃焼室１６で拡散燃焼させる。各噴出口４５、４２、４９ではそれぞれスワラ４６、４３、５０によって旋回流が与えられるので、石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを効率良く混合することができる。
【００８３】
しかも、石炭ガス化燃料ｃは石炭ガス化燃料噴出口４５から燃焼室１６の内側領域に噴出され、窒素ｄおよび空気ｅは窒素噴出口４２および空気噴出口４９から石炭ガス化燃料ｃの外側領域で、周方向において互いに隣接した状態で燃焼室１６の中心側に向って噴出される。したがって、窒素ｄと空気ｅとが燃焼室１６内の外側の領域で周方向で良好な混合状態となりつつ、径方向ではその混合の途中で内側領域の石炭ガス化燃料ｃと接触するので、この石炭ガス化燃料ｃが燃焼性の低いものである場合に空気ｅと十分に接触しつつ、全体としては窒素ｄによる冷却効果も与えられる。
【００８４】
よって本実施形態によっても、燃焼性が低い石炭ガス化燃料ｃを用いた場合、石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとの直接接触により燃焼ガスの燃焼が安定し、燃焼ガスの一酸化炭素濃度を低減させることができると同時に、燃料ノズル２６ｃから窒素ｄを燃焼室１６内に直接供給することにより、燃焼ガスの温度を低下させることができ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化も図れる。
【００８５】
第５実施形態（図１１，図１２）
図１１は本実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図１２は図１１の右側面図（端面図）である。
【００８６】
本実施形態では、第４実施形態における、石炭ガス化燃料噴出口４５と窒素噴出口４２とを入れ替えた構成としたものである。
【００８７】
すなわち、図１１および図１２に示すように、本実施形態では、液体燃料ノズル部３９の外周側に、この液体燃料ノズル部３９を中心として、窒素噴出口４２が環状に複数設けられており、この窒素噴出口４２の外周に燃料ノズル部３９を中心としてほぼ同一半径位置に、石炭ガス化燃料噴出口４５および空気噴出口４９が環状に複数設けられている。そして、この石炭ガス化燃料噴出口４５と空気噴出口４９とは周方向に交互に配列されている。
【００８８】
その他の構成については第４実施形態とほぼ同様であるから、図１１および図１２に図９および図１０と同一の符号を付して説明を省略する。
【００８９】
このような構成の本実施形態においては、ガスタービン１３の通常運転時に窒素噴出口４２、石炭ガス化燃料噴出口４５および空気噴出口４９からそれぞれ石炭ガス化燃料ｃ、窒素ｄおよび空気ｅがスワラ４３、４６、５０により旋回流を与えられ、燃焼室１６内に噴出することにより、これら石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを前記第４実施形態と同様に、効率良く混合することができる。
【００９０】
しかも、液体燃料ノズル部３９の外側に石炭ガス化燃料噴出口４５および空気噴出口４９から燃焼室１６内の外周側の領域に石炭ガス化燃料ｃおよび空気ｅを噴出することにより、その領域で石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとを直接的に接触させるようにしたので、使用する石炭ガス化燃料ｃが燃焼性の低いものであっても燃焼を十分に安定させることができるとともに、燃焼ガス中の未燃成分である一酸化炭素濃度を低減することができる。
【００９１】
また、石炭ガス化燃料ｃおよび空気ｅを燃焼室１６内の中心側に向けて噴出させる一方、燃焼室１６内の内周側の領域には窒素噴出口４２から窒素ｄを噴出させ、これらの混合により窒素ｄによる冷却機能も十分に発揮することができ、燃焼ガスの温度を低下させ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を効果的に図ることができる。
【００９２】
第６実施形態（図１３，図１４）
図１３は本実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図１４は図１３の右断面図（端面図）である。
【００９３】
本実施形態は、燃料ノズル２６ｅ内で窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃとを混合させ、窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆとして燃焼室１６内に噴出する構成を採用したものである。
【００９４】
すなわち、本実施形態では、図１３および図１４に示すように、燃料ノズル２６ｅは円筒状を成し、この燃料ノズル２６ｅの軸心位置に液体燃料通路３３が設けられている。この液体燃料通路３３は前記各実施形態と同様に、燃料ノズル２６ｅの基端側において液体燃料供給口２７と連通するとともに、燃料ノズル２６ｅの先端側においてその端面に開口した液体燃料噴出口３４に連通している。この液体燃料通路３３の外周に液体燃料噴霧空気通路３６が環状に形成され、この液体燃料噴霧空気通路３６も前記各実施形態と同様に、燃料ノズル２６ｅの基端部側において液体燃料噴霧空気供給口２８に連通するとともに、燃料ノズル２６ｅの先端側においてその端面に開口した複数の液体燃料噴霧空気噴出口３７に連通し、液体燃料噴霧空気通路３６の先端部付近には液体燃料噴霧空気用スワラ３８が設けられている。これにより、液体燃料噴出口３４と液体燃料噴霧空気噴出口３７とで液体燃料ノズル部３９を形成している。
【００９５】
液体燃料噴霧空気通路３６の外周側には、石炭ガス化燃料供給口２９とその基端側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に設けられ、この石炭ガス化燃料通路４０の先端側は複数の石炭ガス化燃料噴出口４５と連通している。さらに、石炭ガス化燃料噴出口４５には、石炭ガス化燃料用スワラ４６がそれぞれ設けられ、石炭ガス化燃料ｃに旋回流を与えるようになっている。
【００９６】
石炭ガス化燃料通路４０の外周側には、窒素供給口３０とその基端部で連通する窒素通路４１が環状に設けられている。この窒素通路４１の先端側に向かう途中位置に、石炭ガス化燃料通路４０から石炭ガス化燃料ｅを噴出させる石炭ガス化燃料混合用噴出部５２が設けられている。この石炭ガス化燃料混合用噴出部５２は、石炭ガス化燃料通路４０と連通する複数の連通孔５２ａと、この連通孔５２ａの周囲から窒素通路４１側に突出してその窒素通路４１内の通路方向に噴出孔５２ｂが開口するノズル部５２ｃとにより構成され、窒素通路４１内に石炭ガス化燃料ｃの一部を噴出させ、窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃの一部との混合を行うようになっている。
【００９７】
そして、窒素通路４１の先端側は、燃料ノズル２６ｃの先端面に開口する複数の窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１に連通し、この各窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１には窒素・石炭ガス化燃料混合気用スワラ５３が設けられ、噴出される窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆに旋回流を与えるようになっている。なお、窒素・石炭ガス化燃料噴出口５１は燃焼室１６の中心側に向かう傾向をもって開口している。
【００９８】
これにより、窒素ｄは窒素通路４１の基端側から先端側に向かって流れ、窒素通路４１内で石炭ガス化燃料ｃの一部と混合して窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆとなり、窒素・石炭ガス化燃料混合気用スワラ５３で旋回流を与えられた後、窒素・石炭ガス化燃料噴出口５１から燃焼室１６の中心側に向かって噴出するようになっている。
【００９９】
また、石炭ガス化燃料通路４０の先端部外周側には空気流路２３とその基端側で連通する空気通路４８が複数、窒素通路４１と同一半径位置に交互配列で設けられ、この各空気通路４８の先端部は燃料ノズル２６ｅの先端面で開口する空気噴出口４９に連通している。空気噴出口４９には空気用スワラ５０がそれぞれ設けられ、この空気用スワラ５０で空気ｅに旋回流を与えるようになっている。また、空気噴出口４９は燃料ノズル２６ｅの軸心側に向う傾斜をもって開口し、これにより、空気ｅは燃焼室１６の中心側に向かって噴出されるようになっている。
【０１００】
このような構成の本実施形態において、ガスタービン１３の起動時から通常運転までの燃料切換えは前記各実施形態と同様に行われ、通常運転時には石炭ガス化燃料ｃが供給される。この場合、石炭ガス化燃料ｃは石炭ガス化燃料通路４０を介して石炭ガス化燃料噴出口４５から燃焼室１６内の内周側の領域に噴出されるとともに、その一部は石炭ガス化燃料混合用噴出部５２を介して窒素通路４１内に流入し、窒素通路４１に供給される窒素ｄと混合し、窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆとなって、窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１から燃焼室１６内の外周側の領域に中心側に向って噴出される。この場合、空気ｅは空気通路４８を介し、空気噴出口４９から燃焼室１６内に空気・石炭ガス化燃料混合気ｆと同一の外側領域に噴出される。
【０１０１】
これにより、空気ｅは燃焼室１６内で初めに窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆと合流するが、この場合予め石炭ガス化燃料ｃには燃料ノズル２６ｅ内で窒素ｄが混合しているので、石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとの直接接触は効果的に抑制される。また、石炭ガス化燃料噴出口４５から噴出される石炭ガス化燃料ｃは燃焼室１６内の内周側の領域に供給されるので、空気ｅの一部はこの単独噴出される石炭ガス化燃料ｃと接触する。
【０１０２】
したがって、本実施形態によれば、石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとが効率良く混合し、燃焼ガスの温度を下げ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができるとともに、石炭ガス化燃料ｃの一部を単独で供給しているので、燃焼が安定し、燃焼ガスの未燃成分である一酸化炭素濃度を減少することができる。
【０１０３】
以上のように、本実施形態によれば窒素通路４１内で窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃの一部とを混合させるため、効率的に窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃの一部とを混合することができ、効果的に燃焼ガスの燃焼温度を下げ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【０１０４】
また、本実施形態によれば石炭ガス化燃料ｃの一部は直接燃焼室１６に供給されるので、燃焼が安定し、燃焼ガスの未燃成分である一酸化炭素濃度を低減できる。
【０１０５】
第７実施形態（図１５，図１６）
図１５は本実施形態によるガスタービン燃焼器の燃料ノズルを拡大して示す断面図であり、図１６は図１５の右側面図（端面図）である。
【０１０６】
本実施形態では、窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃの全部とを窒素通路４１内で混合させている点が第６実施形態と異なる。なお燃料ノズル２６ｆ以外の部分は第一実施形態と異ならないので図示および説明を省略する。
【０１０７】
本実施形態では図１５および図１６に示すように、燃料ノズル２６ｆは円筒状を成し、この燃料ノズル２６ｆの軸心位置に液体燃料通路３３が設けられている。この液体燃料通路３３は前記各実施形態と同様に、燃料ノズル２６ｆの基端側において液体燃料供給口２７と連通するとともに、燃料ノズル２６ｆの先端側においてその端面に開口した液体燃料噴出口３４に連通している。この液体燃料通路３３の外周に液体燃料噴霧空気通路３６が環状に形成され、この液体燃料噴霧空気通路３６も前記各実施形態と同様に、燃料ノズル２６ｆの基端部側において液体燃料噴霧空気供給口２８に連通するとともに、燃料ノズル２６ｆの先端側においてその端面に開口した複数の液体燃料噴霧空気噴出口３７に連通し、液体燃料噴霧空気通路３６の先端部付近には液体燃料噴霧空気用スワラ３８が設けられている。これにより、液体燃料噴出口３４と液体燃料噴霧空気噴出口３７とで液体燃料ノズル部３９を形成している。
【０１０８】
液体燃料噴霧空気通路３６の外周側で、燃料ノズル２６ｆの基端側には、石炭ガス化燃料供給口２９とその基端部側で連通する石炭ガス化燃料通路４０が環状に設けられている。液体燃料噴霧空気通路３６の外周側で、燃料ノズル２６ｆの先端側には、窒素供給口３０とその基端部側で連通する窒素通路４１が環状に設けられている。石炭ガス化燃料通路４０の先端部と窒素通路４１の基端部とは石炭ガス化燃料混合用噴出部５２で連通している。この石炭ガス化燃料混合用噴出部５２には石炭ガス化燃料用スワラ４６が設けられている。これにより、石炭ガス化燃料ｃは、石炭ガス化燃料通路４０の基端部から先端部に向かって流れ、石炭ガス化燃料用スワラ４６で旋回流を与えられた後、窒素通路４１の基端部に噴出し、窒素ｄと混合するようになっている。
【０１０９】
基端側で環状の窒素通路４１は、先端側で複数に分岐し、この分岐した各部分は窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１と連通している。この窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１にはそれぞれ窒素石炭ガス化燃料用スワラ５３が設けられている。また、窒素通路４１は先端側で、通路が狭まっていて、窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆを昇圧するようになっている。これにより、窒素ｄは窒素通路４１の基端部で石炭ガス化燃料ｃと混合するようになっている。窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆは、窒素通路４１内を基端部から先端部へと向かって流れ、窒素通路４１の先端側で分岐し、昇圧され、窒素・石炭ガス化燃料混合気用スワラ５３で旋回流を与えられた後、窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１から噴出するようになっている。
【０１１０】
液体燃料噴霧空気通路３６の先端部外周側には、空気流路２３とその基端部側で連通する複数の空気通路４８が設けられている。空気通路４８は先端部側で空気噴出口４９と連通している。この空気噴出口４９は燃料ノズル２６ｆの軸心側に向かって次第に開口している。さらに、空気噴出口４９にはそれぞれ空気用スワラ５０が設けられ、空気に旋回流を与えるようになっている。また、空気通路４８は先端側で通路が狭まり、空気を昇圧するようになっている。これにより、空気ｅは空気通路４８の基端部から先端部へ向かって流れ、空気通路４８の先端側で昇圧し、空気用スワラ５０で旋回流を与えられた後、空気噴出口４９から噴出されるようになっている。
【０１１１】
本実施形態において、ガスタービン１３の起動時は、液体燃料ノズル部３９から液体燃料ａを噴霧し、この液体燃料ａを燃焼させる。ガスタービン１３負荷が上昇するに伴いメイン燃料として石炭ガス化燃料ｃの供給量を増大させるとともに液体燃料ａの供給量を減少させ、ガスタービン１３を通常運転に移行させる。
【０１１２】
ガスタービン１３の通常運転時は、燃料ノズル２６ｆの先端部の窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１、空気噴出口４９からそれぞれ窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆ、空気ｅを噴出させ、燃焼室１６で拡散燃焼させる。
【０１１３】
窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１と空気噴出口４９にはそれぞれ窒素・石炭ガス化燃料混合気用スワラ５３と空気用スワラ５０を設けているので、窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃと空気ｅとを効率良く混合することができる。
【０１１４】
また、窒素通路４１内に石炭ガス化燃料混合用噴出口５２を設け、この石炭ガス化燃料混合用噴出口５２から石炭ガス化燃料ｃを噴出させて、窒素通路４１内で窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃとを混合させるので、窒素ｄと石炭ガス化燃料ｃとを効率良く混合させることができる。また、この窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆを窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１から噴出させ、燃焼室１６内に供給するので、燃焼室１６内の石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとの混合の度合いによらず、燃焼ガスの温度を下げ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【０１１５】
さらに、液体燃料ノズル部３９の外周側のほぼ同一半径位置に環状配置で、窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１と空気噴出口４９とを設け、これらの窒素・石炭ガス化燃料混合気噴出口５１と空気噴出口４９は周方向に交互に配列し、各噴出口５１、４９から窒素・石炭ガス化燃料混合気ｆおよび空気ｅを噴出させるので、石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとを効率良く混合させることができる。
【０１１６】
以上のように、本実施形態によれば、窒素通路４１内で石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄとを混合させて、燃焼室１６内に供給するので、燃焼室１６内の石炭ガス化燃料ｃと窒素ｄと空気ｅとの混合度合いによらず、燃焼ガスの温度を下げ、燃焼ガスの低ＮＯｘ化を図ることができる。
【０１１７】
なお、以上の実施形態では石炭ガス化燃料を使用する場合について説明したが、重油等の他のガス化燃料を使用する場合についても同様に適用することができる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明に係るガスタービン燃焼器によれば、ＮＯｘ発生率の高いガス化燃料を用いた拡散燃焼において、燃焼室内に窒素を効率的に供給することで、窒素を燃料または空気と完全に混合したときと同様に、燃焼ガスの局所的な高温部を抑制し、燃焼ガスの低ＮＯｘ化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるガスタービン燃焼器の第１実施形態を示す概略構成図。
【図２】図１に示したガスタービン燃焼器を拡大して示す断面図。
【図３】図２に示した燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図４】図３の右側面図（端面図）。
【図５】本発明によるガスタービン燃焼器の第２実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図６】図５の右側面図（端面図）。
【図７】本発明によるガスタービン燃焼器の第３実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図８】図７の右側面図（端面図）。
【図９】本発明によるガスタービン燃焼器の第４実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図１０】図９の右側面図（端面図）。
【図１１】本発明によるガスタービン燃焼器の第３実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図１２】図１１の右側面図（端面図）。
【図１３】本発明によるガスタービン燃焼器の第６実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図１４】図１３の右側面図（端面図）。
【図１５】本発明によるガスタービン燃焼器の第７実施形態を示すもので、燃料ノズルを拡大して示す断面図。
【図１６】図１５の右側面図（端面図）。
【図１７】従来のガスタービン燃焼器を示す断面図。
【符号の説明】
１  ガスタービン燃焼器
２  外筒
３  フロースリーブ
４  燃焼器ライナ
５  トランジションピース
７  空気流路
８  ヘッドプレート
９  燃料ノズル
１０  窒素供給口
１１  ガスタービン燃焼器
１３  ガスタービン
１３ａ  主軸
１４  空気圧縮機
１５  燃焼器ライナ
１６  燃焼室
１７  トランジションピース
２０  外筒
２１  フロースリーブ
２２  燃焼器ライナ
２３  空気流路
２４  ヘッドプレート
２６  燃料ノズル
２７  液体燃料供給口
２８  液体燃料噴霧空気供給口
２９  石炭ガス化燃料供給口
３０  窒素供給口
３３  液体燃料通路
３４  液体燃料噴出口
３６  期待燃料噴霧空気通路
３７  得体燃料噴霧空気噴出口
３８  液体燃料噴霧空気用スワラ
３９  液体燃料ノズル部
４０  石炭ガス化燃料通路
４０ａ  ガイド部
４０ｂ  隔壁
４１ａ  先端部外壁
４１ｂ  隔壁
４１  窒素通路
４２  窒素噴出口
４３  窒素用スワラ
４５  石炭ガス化燃料噴出口
４６  石炭ガス化燃料用スワラ
４８  空気通路
４９  空気噴出口
５０  空気用スワラ
５１  窒素石炭ガス化燃料混合気噴出口
５２  石炭ガス化燃料混合用噴出部
５２ａ  連通孔
５２ｂ  噴出孔
５２ｃ  ノズル部
５３  窒素・石炭ガス化燃料混合気用スワラ
ａ  液体燃料
ｂ  液体燃料噴霧空気
ｃ  石炭ガス化燃料
ｄ  窒素
ｅ  空気
ｆ  窒素・石炭ガス化燃料混合気
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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