CN103672967A

CN103672967A - 燃气涡轮燃烧器

Info

Publication number: CN103672967A
Application number: CN201310396058.8A
Authority: CN
Inventors: 小泉浩美; 关口达也; 林明典; 吉田正平
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2013-09-04
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: EP2706295A1; US8806848B2; US20140069079A1; EP2706295B1; CN103672967B; JP2014052088A; JP5889754B2

Abstract

本发明提供燃气涡轮燃烧器，在以高炉煤气等的低热值燃气为主燃料的燃气涡轮中，改善通过LNG等的高热值燃气燃料而进行的起动、以及高热值燃气和低热值燃气的混烧运转时的稳定燃烧。燃气涡轮燃烧器具有：混合燃气和空气并燃烧的燃烧室；烧嘴，其配置在该燃烧室上游，将燃气和空气供给到该燃烧室内，用于保持火焰，烧嘴具有沿圆周方向交替地配置了燃气喷孔和空气喷孔的第一旋流器，向该第一旋流器的燃气喷孔供给第一燃气，向空气喷孔供给空气，在烧嘴的燃气喷孔和空气喷孔中形成有使燃气及空气旋回地向燃烧室内供给的旋回流路，在空气喷孔或燃气喷孔中的至少任意一方的喷孔内的旋回流路上设置有第二燃气喷孔，并且从第二燃气喷孔供给第二燃气。

Description

燃气涡轮燃烧器

技术领域

本发明涉及稳定地燃烧高炉煤气、煤气化气、生物质气化气等氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）、水蒸气含量多的难燃性气体及发热量低的气体（低热值燃气）的燃气涡轮燃烧器。

背景技术

一般发热量低的燃料与燃气涡轮的主要燃料、即LNG（Liquefied Natural Gas）相比，火焰温度低且燃烧速度慢，是难以燃烧的燃料。与此相对地，燃烧时，NOx排出量少也是其特征之一，如何利用发热量低的燃料成为课题。

作为这样的低热值燃气的代表例可以列举出高炉煤气。高炉煤气是在钢铁生产流程中从高炉产生的副产物气体，近年，将该燃气作为燃气涡轮燃料利用这样的需求日益增长。高炉煤气是以一氧化碳（CO）和氢气（H₂）作为主要可燃成分，其余大量含有N₂和CO₂的难燃性的气体。

由此，通过高炉煤气的专烧在从燃气涡轮的点火到额定负载范围运转是困难的。为了在从点火到燃烧温度低的部分负载范围稳定地运转（燃烧），需要将含有氢气的焦炉煤气或高热值燃气、即LNG或LPG等混入高炉煤气来增热从而运转，或者另外设置起动用的高热量燃料系统。另外，由于需要稳定地燃烧难燃性气体，所以在燃气涡轮燃烧器中，一般采用将燃料和空气分别从各自的流路供给的扩散燃烧方式。

作为其他的低热值燃气可以列举出煤炭或生物质的气化气。从资源有效利用的观点出发，将这些煤炭或生物质作为原料的燃料作为燃气涡轮燃料的需求也日益增长。将煤炭或木屑等作为原料并利用空气气化而得到的燃料是大量含有N₂的低热值燃气，与高炉煤气的情况同样地，需要能够与起动用燃料一起使用以及能够燃烧低热值燃气的烧嘴。

如上所述，一般来说，低热值燃气与LNG等的高热量燃料相比，火焰温度低且燃烧速度慢，是难以燃烧的燃料。因此，在燃气涡轮燃烧器中，低热值燃气的稳定燃烧技术成为重要的课题。

另外，由于发热量低，所以为得到与LNG等的高热值燃气同等的燃烧气体温度，需要使向燃烧器供给的燃料流量增加。由此，在低热值燃气燃烧器中，供给的燃烧流量变多也是其特征之一。

作为低热值燃气燃烧嘴的构造例可以列举专利文献1。在专利文献1中，采用了如下构造，在烧嘴的半径方向中心部具有起动用的油喷嘴，在其外周配置有燃气喷孔，在其更外周交替地配置有燃气喷孔和空气喷孔。该烧嘴以煤气化气等的含有大量N₂的低热值燃气作为对象。

一般来说，在通过旋回喷流来进行保炎的烧嘴中，为保持火焰，需要在烧嘴的半径方向中心部附近形成循环气体区域，向从烧嘴喷出的燃料和空气提供热能。

专利文献2是为形成循环气体区域而积极地利用低热值燃气。其特征是，通过在内周旋流器上配置燃气喷孔，向内周旋流器供给大部分的燃料，由此，利用大量的低热值燃气的运动量来形成强的旋回流，强化保炎。从内周旋流器喷出的燃料与从外周旋流器喷出的空气混合的同时，被引入循环气体区域内，因此该区域内的氧气也不会不足，能够进行低热值燃气的稳定燃烧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开平5-86902号公报

专利文献2日本特开2005-241178号公报

发明要解决的课题

但是，在将这样的低热值燃气作为主燃料来发电的专利文献2这样的燃气涡轮电厂中，还存在起动用燃料不用液体燃料而使用LNG 等的高热值燃气的需求。

如上所述，LNG与高炉煤气等的低热值燃气相比，发热量高达10倍以上，因此向燃烧器供给的燃料流量伴随发热量的增加而减少，成为低热值燃气的10分之1左右。在利用低热值燃气燃烧嘴的气体喷孔使LNG燃烧的情况下，燃料的喷出流速变得极慢，因此保炎性能明显降低，利用了低热值燃气喷孔的LNG燃烧变得困难。因此，由于不能共用燃气喷孔，所以需要代替液体燃料烧嘴而采用起动用的LNG专用烧嘴。

另外，由于LNG与低热值燃气相比理论空气量多，所以在抑制烧嘴的空气量而稳定地燃烧低热值燃气的烧嘴中燃烧LNG时，容易变得空气不足。因此，在LNG专用烧嘴中，为了稳定燃烧，优选与高热值燃气喷孔相邻地设置空气喷孔，但通过设置空气喷孔，在低热值燃气专烧时，循环气体区域内的燃料浓度降低，存在保炎性能降低等的课题。而且，在BFG等的低热值燃气和LNG的混烧运转中，BFG的发热量进一步降低的情况下，由于燃料的反应性降低，所以存在保炎持性能容易降低、CO排出浓度容易增加等的课题。

发明内容

本发明的目的是提供燃气涡轮燃烧器，在以高炉煤气等的低热值燃气为主燃料的燃气涡轮中，能够提高通过LNG等的高热值燃气燃料实施的起动、高热值燃气和低热值燃气的混烧运转时的稳定燃烧。

用于解决课题的手段

为解决上述课题，在本发明中，燃气涡轮燃烧器具有：燃烧室，其用于将燃气和空气混合并燃烧；烧嘴，其被配置在该燃烧室的上游，并且将所述燃气和空气供给到该燃烧室内，并用于保持火焰，其中，烧嘴具有沿圆周方向交替地配置了燃气喷孔和空气喷孔的第一旋流器，在该第一旋流器的燃气喷孔中供给第一燃气，在空气喷孔中供给空气，在烧嘴的燃气喷孔和空气喷孔中，形成有使燃气及空气旋回地向燃烧室内供给的旋回流路，将第二燃气喷孔设于所述空气喷孔或所述燃气喷孔中的至少任意一方的喷孔内的所述旋回流路，并且从所述第二燃气喷孔供给第二燃气。

第一燃气是低热值燃气，第二燃气是高热值燃气。

发明效果

根据本发明，由于在低热值燃气燃烧嘴的燃气喷孔或空气喷孔中的任意一方的出口流路内配置有高热值燃气的喷孔，所以能够不降低高热值燃气的喷出流速地进行燃烧，保炎性能提高。

另外，根据该实施例，由于能够利用负责低热值燃气的保炎的旋流器的空气，所以能够改善高热值燃气专烧运转时的空气不足。进而，通过在低热值燃气喷孔的流路内配置高热值燃气喷孔，能够在烧嘴的旋回流路内使低热值燃气增热，并能够提高混烧运转时的燃烧稳定性。

附图说明

图1是表示本发明的实施例的燃气涡轮的系统和燃烧器的放大剖面图的图。

图2是发明的实施例的烧嘴的剖面图。

图3是图2的本发明的实施例的烧嘴的正视图。

图4是本发明的其他的实施例的烧嘴的剖面图。

图5是图4的本发明的其他实施例的烧嘴的正视图。

图6是以往构造的烧嘴剖面图。

图7是以往构造的烧嘴正视图。

图8是本发明的又一实施例的烧嘴的剖面图。

图9是图8的本发明的又一实施例的烧嘴的正视图。

图10是本发明的实施例的烧嘴的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

实施例1

图1是本发明的实施例的燃气涡轮的系统和燃烧器的放大剖面图。在本发明中，采用主燃料使用低热值燃气且起动时等的辅助燃料使用高热值燃气的燃烧方式。在本实施例中，作为低热值燃气的例子使用高炉煤气，作为高热值燃气的例子使用LNG。

图1示出了构成燃气涡轮的主要设备、燃料系统和燃烧器的放大构造。其中构成燃气涡轮5的主要设备如图1的下部所示地由压缩机2、燃烧器3、涡轮4、发电机6及起动用电机8等构成。

在燃气涡轮5中，压缩机2对从大气吸入的空气101进行压缩，将压缩空气102供给到燃气涡轮燃烧器3，在燃烧器3中通过燃料和空气的混合/燃烧而产生热能，并将燃烧气体140供给到涡轮4。涡轮4通过燃烧气体140的供给而被提供旋转动力，涡轮4的旋转动力被传递到压缩机2及发电机6。被传递到压缩机2的旋转动力被用于压缩动力，被传递到发电机6的旋转动力被转换成电能。

燃气涡轮的燃料系统在图1的中段表示。这里，采用具有作为主燃料即低热值燃气使用高炉煤气60的系统GK、和作为辅助燃料即高热值燃气使用LNG气体60的系统GL的燃烧方式。GM是为了燃料切换中的低热值燃气和高热值燃气的混合燃烧，用于将低热值燃气即高炉煤气60混入高热值燃气即LNG气体60的合流系统。通过这些燃料系统的使用，利用LNG80起动后，能够进行与高炉煤气60的混烧运转或者高炉煤气60的专烧运转（燃料从LNG切换到高炉煤气之后）。但是，在这些气体系统中，供给气体被从图示的右侧，并向图的左侧流动。

该燃气涡轮的燃料系统中配置的各种阀通过控制装置200被控制。这些阀中的150、151分别是系统Gk、系统GL的压力调节阀，决定向后述的燃烧器3的燃烧室12供给气体时的压力。31、32、33是燃料调节阀，决定投入燃烧器3的燃料量。由此，能够根据燃气涡轮5的负载条件，调整燃料流量。此外，76是设置在合流系统GM中的LNG烧嘴防逆流切断阀，74是止回阀。另外，60a表示吹洗用的高炉煤气60（吹洗空气）。

另外，如图1所示，为了应对稳定地燃烧低热值燃气60的双重旋回烧嘴，高炉煤气60的系统采用双系统（GKI、GKO），能够通过控制装置200调整向内外周旋流器供给的燃料流量。而LNG气体这一侧仅具有进行向燃烧室中央部分的燃料投入的一个系统GL。

在图1的结构例中，为避免因高炉煤气的发热量降低导致的不稳定燃烧，也可以向高炉煤气混入氢气含量多的焦炉煤气（COG：Coke Oven Gas）来增热，但由于COG供给量被铁的产量影响，所以这里示出了LNG气体80和高炉煤气60的系统。

在LNG气体80的系统GL中，向高炉煤气60的燃料切换完成后，为防止燃烧气体140向LNG专用喷嘴内的逆流，具有将高炉煤气60向LNG系统GL供给的合流系统GM。在该系统GM中具有止回阀74，该止回阀74在进行LNG专烧运转或者LNG和高炉煤气的混烧运转时，用于防止LNG气体80流入高炉煤气60的系统GK。

停止LNG气体的供给并切换到高炉煤气专烧运转之后，通过打开切断阀76能够从LNG专用烧嘴供给高炉煤气，因而能够防止燃烧气体140的逆流，并能够进行可靠性高的运转。

在图1中，最后关于燃烧器的具体构造进行说明。压缩空气102、高热值燃气80和低热值燃气60被导入到燃烧器3。在以下的说明中，以该顺序说明燃烧器的构造。

首先，关于用于导入压缩空气102的构造进行说明。燃烧器3是在压力容器即外筒10内，经由燃烧室冷却用的流体套管11、燃烧室侧壁9构成燃烧室12。在由流体套管11和燃烧室侧壁9形成的流路P1中，被压缩机2压缩的压缩空气102从燃烧器3内的燃烧气体流140的下游侧向上游侧流动，冷却燃烧室12的同时，利用设置在燃烧室12的侧壁9上的空气孔13、及设置在烧嘴300上的空气喷孔402等被供给到燃烧室12内。

其次，关于用于导入高热值燃气80和低热值燃气60的构造进行说明。在燃烧室12的上游配置有用于向燃烧室12喷出燃料和空气来保持火焰的烧嘴300。烧嘴300采用由内周旋流器201和外周旋流器202构成的双重旋回构造。在内周旋流器201中形成有燃气喷孔401 和空气喷孔402，在外周旋流器202中形成有燃气喷孔403。

其中，在内周旋流器201中连接有系统GK中的系统GKI并被供给高炉煤气60I，高炉煤气60I从内周旋流器的燃气喷孔401被投入到燃烧室12内。另外，前面说明的压缩空气102被导入内周旋流器201的空气喷孔402。在外周旋流器202中连接有系统GK中的系统GKO并被供给高炉煤气60O，高炉煤气60O从外周旋流器的燃气喷孔403被投入到燃烧室12内。此外，向内周旋流器201及外周旋流器202供给的低热值燃气60的流量及发热量能够根据燃气涡轮的负载条件变化。

高热值燃气80通过系统GL被导入燃烧器3的中央部，也就是说，比内周旋流器201更靠近中央的位置，并通过燃气喷孔500被投入到内周旋流器201的空气喷孔402。另外，高热值燃气80通过燃气喷孔500被投入到内周旋流器201的燃气喷孔401。本发明的特征是，将高热值燃气80投入空气及低热值燃气的喷孔。

通过图1所示的构造，根据本发明，在从燃气涡轮的点火到部分负载范围供给LNG，使LNG的流量增加，负载随着燃烧温度升高上升，到达能够进行高炉煤气的专烧的负载条件（例如50%负载以上）之后，将燃料从LNG切换到高炉煤气，由此能够进行高炉煤气的专烧运转。

如上所述，在本发明中，其特征是，具有图1的烧嘴构造，由此，将高热值燃气80投入空气及低热值燃气的喷孔，但关于像这样构成的意义，与以往的烧嘴构造例进行对比说明。此外，关于以往的烧嘴构造例采用将低热值燃气烧嘴和LNG专用烧嘴组合来进行燃烧运转的结构进行说明。图6及图7分别表示以往的烧嘴构造例的烧嘴的剖面图和正视图。

图6的剖面图示出了不用双重旋回烧嘴而采用将使用气体燃料60和空气102a的顺旋回烧嘴（与图1的双重旋回烧嘴的内周旋流器相当，并具有燃气喷孔401和空气喷孔402）、以及使用LNG80的专用烧嘴（燃气喷孔500）组合而成的构造。这里，起动用的LNG专用烧嘴被配置在对低热值燃气进行保炎的旋流器的半径方向内侧。

如图7的正视图所示，旋流器沿周向分别交替地配置低热值燃气喷孔401和空气的喷孔402。由此，通过低热值燃气60和空气102a的旋回，烧嘴的半径方向中心部附近成为负压，燃烧气体在旋流器的半径方向中心部附近循环，形成了循环气体区域50。循环气体区域50发挥向从旋流器供给的燃料和空气连续地提供热能的作用，由此保炎被强化。

另一方面，在LNG专用烧嘴中用于喷射高热值燃气80的燃气喷孔500被设置在烧嘴的端面上。通过从燃气喷孔500向燃烧室内喷射LNG80，能够进行高热值燃气的燃烧。此外，在LNG专烧运转时，需要通过燃气喷孔401以不使燃烧气体140向其他罐逆流的方式供给吹洗空气60a等。另外，将燃料从LNG80切换到高炉煤气60时，从气体喷孔401供给高炉煤气60，从混烧运转最终切换到高炉煤气专烧运转。

然而，在图7的烧嘴的正视图的右侧示出了低热值燃气喷孔401和空气的喷孔402的A-A剖面，由此，在喷孔上设置了用于提供旋回的旋回角θ。另外，LNG的燃气喷孔500是在半径方向中心部附近配置了多个的构造。

此外，具有图6的剖面图和图7的正视图的关系，但这是将图7的B-B剖面显示在图6中。为了通过附图示出从燃气和空气双方的喷孔喷射的情况下的实例，而进行了这样的剖面的图示。虽然省略该情况的说明，但以后的图2和图3的图示、图8和图9的图示也基于同样的考虑而示出了剖面。

在这样的图2、图3所示的配置的烧嘴构造中，为改善LNG专烧时的空气不足，在燃气喷孔500的周围设置多个空气孔，其结果，负责保炎的循环气体区域50内的燃料浓度降低，低热值燃气燃烧的燃烧性能容易降低。

也就是说，在以往的烧嘴构造中，将高热值燃气直接投入燃烧室，并且为弥补此时的空气不足而在燃气喷孔500的周围设置多个空气孔会导致燃烧降低。

因此，在本发明中，不将高热值燃气直接投入燃烧室。如图2的烧嘴剖面图所示，将高热值燃气投入低热值燃气喷孔401或空气喷孔402中的任意一方的旋回流路L内。由此，在低热值燃气喷孔401、空气喷孔402的旋回流路L内设置高热值燃气（LNG80）的燃气喷孔500。

图2示出了在燃气喷孔401和空气喷孔402双方的旋向流路L内设置了LNG80的燃气喷孔500的构造例。此外，在图2中，旋回流路与图示的L部分相当。根据该构造，为将LNG80从燃气喷孔401和空气喷孔402的旋回流路出口附近喷射，在燃烧室入口附近，LNG80和燃烧空气102相邻，能够改善以往例中说明的由空气不足导致的不稳定燃烧。

另外，尽管将LNG80的燃气喷孔500设置在低热值燃气喷孔401或空气喷孔402的旋回流路内，利用了低热值燃气60的旋流器，但是LNG80的喷出流速还依赖于燃气喷孔500的出口面积，所以能够进行最佳的燃料喷出流速下的燃烧，在低热值燃气烧嘴中能够稳定地燃烧LNG。

而且，将燃料从LNG80切换到高炉煤气60时，在燃气喷孔401内，LNG80与高炉煤气60混合。由此，由于高炉煤气60在旋流器的旋回流路内通过LNG80被增热，所以能够提高混烧运转时的燃烧稳定性。尤其，高炉煤气60的发热量降低时，该效果显著。

图3是从正面观察图2的烧嘴的图。是从燃气喷孔401和空气喷孔402双方喷射LNG80的构造，喷射了的LNG80与相邻的旋流器空气102a混合可以进行稳定燃烧。此外，在仅从燃气喷孔401或空气喷孔402喷射起动用的LNG80的情况下，也能够得到与前述的从燃气和空气双方的喷孔喷射的情况同样的效果。

然而，在上述说明中，虽然将高热值燃气从低热值燃气和空气中的任一个的喷孔喷射即可，但为使混烧稳定，可以从低热值燃气和空气双方喷射高热值燃气。若要弥补氧气不足，可以从空气的喷孔喷射。

关于本发明的烧嘴构造的其他实例，如图4及图5所示。图4的烧嘴的剖面与图2的烧嘴不同点在于在LNG专用烧嘴的端面上设置了LNG喷孔500d。设置在烧嘴端面上的LNG喷孔500d是与图6中说明的烧嘴相同的构造，但由于LNG的全流量中的一部分的燃料从喷孔500d供给，喷射用于在烧嘴端面上形成LNG的扩散火焰的一部分的燃料，因此能够改善空气不足。

另外，根据该构造，在混烧运转中，将形成在烧嘴的前面的LNG的先导火焰600作为点火源，在烧嘴的旋回气体流路内，通过旋流器201供给由高炉煤气60和LNG80的混合产生的增热燃气68。由此，被增热的高炉煤气68的反应性变高，混烧运转时的燃烧稳定性提高。

特别地，由于LNG80从旋回流路的半径方向中心侧被供给，所以与预先在燃烧器的上游侧将LNG混入高炉煤气来增热的情况相比，本发明的增热燃气68越趋向半径方向中心侧（LNG烧嘴侧），LNG浓度越高。由此，由于与先导火焰600相邻的一方的增热燃气中的LNG浓度高，所以反应性高，能够进行稳定的混烧运转。

将燃料从LNG切换到高炉煤气之后，通过向LNG专用烧嘴供给高炉煤气60，在LNG停止后，能够防止燃烧气体逆流。

图5表示图4的烧嘴的正视图。是如下构造，在烧嘴的半径方向中心部附近配置多个LNG喷孔500d，并且向设置于低热值燃气的旋流器中的燃气喷孔401、空气喷孔402的旋回流路内喷射LNG80。

该构造的特征是，能够进行积极地利用旋流器空气102a的燃烧，进而，能够进行将形成在烧嘴的半径方向中心部附近的先导火焰积极利用的混烧、燃料切换运转。

关于本发明的烧嘴构造的其他实例，如图8及图9所示。本构造是将用于更稳定地燃烧低热值燃气的双重旋回烧嘴（由内周旋流器201和外周旋流器202构成）和LNG专用烧嘴组合而成的。这里，图8的结构与图1的结构类似，因此先说明图9。

根据图9所示的烧嘴的正视图，在烧嘴的半径方向中心部附近配置保炎强化燃料喷孔404，在其外周配置内周旋流器201，在其更外周配置外周旋流器202。LNG的喷孔500被设置在内周旋流器的燃气喷孔401和空气喷孔402的旋回流路内，喷射的LNG与从空气孔402喷出的空气102a和从燃气喷孔401、403供给的吹洗空气混合/燃烧，能够进行稳定燃烧。

这里，内周旋流器201如图9所示地交替地配置燃气喷孔401和空气喷孔402，并且在外周旋流器202中，为进行低热值燃气燃烧嘴的稳定性强化，具有供给一部分的高炉煤气60的喷孔403。至此的构造与图1相同。

在图8、图9中，还在内周旋流器201的半径方向内侧具有用于强化低热值燃气专烧时的保炎的保炎强化燃料喷孔404。为了作为保炎强化燃料将LNG80向保炎强化燃料喷孔404供给，可以利用LNG烧嘴锥90向燃烧室喷射。

另外，在LNG烧嘴锥90中，具有用于从内周旋流器201的燃气喷孔401及空气喷孔402的旋回流路L内喷射LNG80的喷孔500。此外，利用LNG80进行运转的过程中，向内外周旋流器的燃气喷孔401、403供给吹洗空气60a，由此能够防止燃烧气体140向气体喷孔内的逆流。

一般来说，为了稳定地燃烧低热值燃气，抑制烧嘴的空气量并燃烧。因此，如果在抑制了空气量的烧嘴中燃烧LNG，由于理论空气量的不同，容易导致空气不足，但在图1、图8这样的双重旋回烧嘴中，在LNG运转中，由于从内外周旋流器的燃气喷孔401、403供给吹洗空气，所以能够宽地将空气供给到半径方向外侧。由此，能够改善LNG燃烧中的空气不足，能够进行稳定燃烧。

关于以上所述的烧嘴构造的燃烧低热值燃气的燃气涡轮燃烧器的运转方法，基于图1进行说明。

起动时，燃气涡轮通过起动用电机8等的外部动力被驱动。在外部驱动状态下，关闭燃料调节阀31、32、33，完全不投入气体燃料。通过将燃气涡轮的转速保持成燃烧器3的点火条件相当的转速，向燃烧器3供给点火所需的燃烧空气102，点火条件成立。

燃气涡轮在起动当初的升速且低负载运转阶段中，进行高热值燃气专烧运转。为此，打开燃料调节阀33，通过将高热值燃气即LNG80供给到烧嘴300，能够利用燃烧器3进行点火。通过燃烧器3的点火，燃烧气体140被供给到涡轮4，LNG80的流量增加并且涡轮4升速，通过起动用电机8的脱离，燃气涡轮进入自主运转，达到无负载额定转速。

燃烧器的压力伴随升速上升，因此在烧嘴300中为了防止燃烧气体140向其他罐逆流，向燃气喷孔401、403供给吹洗空气60a。在图1的气体系统中，打开燃料调节阀31、32，向高炉煤气60的双系统（GKI、GKO）供给吹洗空气60a。

燃气涡轮达到无负载额定转速之后，通过发电机6的并入以及LNG80的流量增加，涡轮4的入口气体温度上升，负载上升。如果伴随负载的上升，燃烧器3出口的燃烧气体140的温度变高，则燃烧稳定性增加，因此能够进行从LNG80向高炉煤气60的燃料切换。

在燃料切换状态下，实施了高热值燃气和低热值燃气的混烧。在烧嘴300中，降低吹洗空气60a的流量的同时，增加低热值燃气60的流量，开始从LNG80向高炉煤气60进行燃料切换操作。在燃料切换中，在烧嘴300的燃气喷孔内，能够通过LNG80对高炉煤气60部分地增热，因此能够稳定燃烧。

燃料切换之后，打开高炉煤气系统GK和LNG系统GL的合流系统GM的切断阀76，通过LNG系统的流量调节阀33调节流量，由此，能够防止LNG专用烧嘴的燃烧气体140逆流。将燃料切换成高炉煤气60之后，通过使高炉煤气60的流量进一步增加，使负载上升，能够达到额定负载条件。

图10表示本发明的其他实施例的烧嘴的剖面图。相对于图8中说明的将双重旋回烧嘴和LNG专用烧嘴组合而成的构造，图10的构造的特征在于将LNG80也混合到从外周旋流器202供给的高炉煤气60O中。在外周旋流器202的燃气喷孔403的旋回流路L内配置用于喷射LNG80的燃气喷孔，容易使构造变得复杂。由此，在图10中，利用用于固定烧嘴或向烧嘴供给的各燃料供给用的配管等的凸缘95，由此，在图10的实施例中，在凸缘95内形成燃气喷孔800，使LNG80混入高炉煤气60O。因此在凸缘内部使LNG80与向外周旋流器供给的高炉煤气60合流，还从外周旋流器202的燃气喷孔403供给增热燃气68a。

由此，在内周旋流器中形成了高炉煤气60的火焰时，从外周旋流器供给的增热燃气68a的反应性比高炉煤气60高，因此在混烧时容易形成外周火焰602。由此，能够进行抑制了CO等的未燃成分排出量的混烧运转。

此外，向内周旋流器和外周旋流器供给的LNG60根据燃料喷嘴主体内部的面积分配而被决定，不需要用于向高炉煤气混合的新的阀。另外，燃料切换完成之后，从LNG80的系统使高炉煤气60分支地供给，则能够防止燃烧气体140通过LNG专用喷嘴逆流。

如上所述，通过使用本烧嘴构造，能够进行LNG专烧、LNG和高炉煤气的混烧、高炉煤气专烧运转。此外，在本实施例中，作为高热值燃气的例子使用LNG进行了说明，但采用LPG或丁烷等的气体燃料也能够得到同样的效果。

附图标记的说明

2：压缩机

3：燃烧器

4：涡轮

5：燃气涡轮

6：发电机

8：起动用电机

10：外筒

11：流体套管

12：燃烧室

13：燃烧空气孔

101：空气

31：高炉煤气内周燃料流量调节阀

32：高炉煤气外周燃料流量调节阀

33：LNG流量调节阀

60：低热值燃气（高炉煤气）

68：将LNG混合到高炉煤气的增热燃气

68a：外周侧增热燃气

74：止回阀

76：LNG烧嘴防逆流切断阀

80：LNG

90：LNG烧嘴锥

95：凸缘

102；压缩空气

140：燃烧气体

150：高炉煤气压力调整阀

151：LNG压力调节阀

200：控制装置

201：内周旋流器

202：外周旋流器

203f：保炎强化燃料

102a：旋流器的空气

300：烧嘴

50：循环气体区域

401：内周旋流器的燃气喷孔

402：内周旋流器的空气喷孔

403：外周旋流器的燃气喷孔

404：内周旋流器的保炎强化用燃气喷孔

600：先导火焰。

Claims

1.一种燃气涡轮燃烧器，具有：燃烧室，其用于将燃气和空气混合并燃烧；烧嘴，其被配置在该燃烧室的上游，并且将所述燃气和空气供给到该燃烧室内，并用于保持火焰，其特征在于，

所述烧嘴具有沿圆周方向交替地配置有燃气喷孔和空气喷孔的第一旋流器，在该第一旋流器的所述燃气喷孔中供给第一燃气，在所述空气喷孔中供给空气，

在所述烧嘴的所述燃气喷孔和所述空气喷孔中，形成有使所述燃气和空气旋回地向燃烧室内供给的旋回流路，将第二燃气喷孔设于所述空气喷孔或所述燃气喷孔中的至少任意一方的喷孔内的所述旋回流路，并且从所述第二燃气喷孔供给第二燃气。

2.如权利要求1所述的燃气涡轮燃烧器，其特征在于，所述第一燃气是低热值燃气，所述第二燃气是高热值燃气。

3.如权利要求1所述的燃气涡轮燃烧器，其特征在于，所述烧嘴在所述第一旋流器的半径方向内周侧端面上具有多个燃气喷孔，通过该燃气喷孔将所述第二燃气供给到所述燃烧室内。

4.如权利要求1所述的燃气涡轮燃烧器，其特征在于，所述烧嘴具有在所述第一旋流器的半径方向外周侧配置了燃气喷孔的第二旋流器，在该第二旋流器的所述燃气喷孔中供给所述第一燃气，并且在所述第二旋流器的燃气喷孔中形成有使所述第一燃气旋回地向燃烧室内供给的旋回流路。

5.如权利要求4所述的燃气涡轮燃烧器，其特征在于，在形成于所述第二旋流器的燃气喷孔的所述旋回流路的上游侧，形成有投入所述第二燃气的第三燃气喷孔。

6.如权利要求1所述的燃气涡轮燃烧器，其特征在于，所述第一燃气是高炉煤气、煤炭气体、生物质气化气等的低热值燃气，所述第二燃气是LNG、LPG、丁烷气体等的高热值燃气。