JP2001021145A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器

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JP2001021145A
JP2001021145A JP11197468A JP19746899A JP2001021145A JP 2001021145 A JP2001021145 A JP 2001021145A JP 11197468 A JP11197468 A JP 11197468A JP 19746899 A JP19746899 A JP 19746899A JP 2001021145 A JP2001021145 A JP 2001021145A
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Fukuo Maeda
福夫 前田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】予混合気を燃焼室に供給する際、燃料と空気と
の均一な予混合化を図るとともに、予混合気を高速流化
させて不測の事故の発生を防止するガスタービン燃焼器
を提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、パイ
ロット燃料部９およびメイン燃料部１５に火炎センサ１
８を設けるとともに、火炎センサ１８の検出した信号で
火炎の有無を判断し、火炎と認定したとき、燃料供給系
４ａの燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに演算信
号を送って調節する火炎診断部２０を設けたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器に係り、特に燃料に予め空気を加えて予混合気を生成
し、その予混合気を燃焼室に供給する予混合部に改良を
加えたガスタービン燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のガスタービンプラントは、その技
術革新の進展が目覚しく、ガスタービン入口燃焼ガス温
度がひところの１１００℃から１３００℃を経て１５０
０℃以上になりつつあり、これに伴ってガスタービン出
力も増加の一途を辿りつつある。
【０００３】ガスタービンプラントの高温化・高出力化
に伴ってガスタービン燃焼器にも幾つかの開発要素が必
要とされ、この開発要素の中に、燃焼室の壁面冷却技
術、燃焼ガスの安定化生成技術、あるいは環境保護に対
応した低ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度技術などがある。燃
焼室の壁面冷却技術には、壁面に沿って膜状に空気を流
す、いわゆるフィルム冷却が開発されており、また燃焼
ガスの安定化生成技術には、パイロット拡散燃焼技術が
適用され、高温化・高出力化に充分に対応できるように
なっている。
【０００４】また、環境保護に対して、ガスタービン燃
焼器は、パイロット拡散燃焼技術にパイロット予混合燃
焼技術およびメイン予混合燃焼技術を加え、各技術を起
動運転中に順次、適正に切り替えて保炎を確実に確保さ
せるとともに、ＮＯｘ濃度を法律規制値以下に維持させ
ている。
【０００５】このように、ガスタービン燃焼器が膜冷却
技術、パイロット拡散燃焼技術、パイロット予混合燃焼
技術およびメイン予混合燃焼技術の適用により高温化・
高出力化の対応ができるようになったので、最近の火力
発電プラントでは予混合気技術を組み込んだシンプルサ
イクル発電プラントやコンバインドサイクル発電プラン
ト（ともに図示せず）が数多く実現し、これらが主流を
占めつつある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近のガスタービン燃
焼器は、予混合気燃焼技術の発展により、ＮＯｘ濃度が
法律規制値以下に維持できるようになったものの、それ
でも幾つかの問題点が残されており、その中でも燃料と
空気との不均一混合化に伴う予混合気の濃度むらと予混
合気の低流化あるいは逆流化に伴う着火がある。
【０００７】すなわち、燃料と空気との不均一混合化に
伴う予混合気の濃度むらは、燃料濃度（燃空比）が高過
ぎると高いＮＯｘ濃度を発生させるのに対し、燃料濃度
が低過ぎると燃焼ガスの吹き消えになる問題点があっ
た。
【０００８】また、予混合気は、本来、その流速が燃焼
速度よりも速ければ火炎を下流側に吹き飛ばし、何も問
題が発生しないものであるが、その流れに低流速域や逆
流領域があると、何らかの事情で着火し、着火による燃
焼ガスが逆流すると、構成部品を焼損させる問題点があ
った。
【０００９】このように、ガスタービンプラントの高温
化・高出力化にあたり、ガスタービン燃焼器では上述の
問題点が残されており、予混合気濃度の均一化促進と燃
焼ガスの逆流等に伴う焼損防止が求められていた。
【００１０】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、予混合部から燃焼室に予混合気を供給する
際、燃料と空気との均一混合化と相俟って予混合気を高
速流化させて不測の事故の発生を防止するガスタービン
燃焼器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１に記
載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、
燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタ
ービン燃焼器において、上記パイロット燃料部および上
記メイン燃料部のそれぞれに火炎センサを設けるととも
に、火炎センサで検出した信号を基に燃料供給系に設け
た燃料流量制御部を調節する信号を演算する火炎診断部
を設けたものである。
【００１２】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したよ
うに、パイロット燃料部は、中央に設置したパイロット
拡散燃焼用燃料ノズルと、その外側に設置したパイロッ
ト予混合燃焼用燃料ノズルとで構成するとともに、上記
パイロット予混合燃焼用燃料ノズルの出口側に火炎セン
サを設けたものである。
【００１３】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したよ
うに、メイン燃料部は、メイン予混合燃焼用燃料ノズル
と予混合ダクトとで構成するとともに、上記メイン予混
合燃焼用燃料ノズルの出口側および上記予混合ダクトに
火炎センサを設けたものである。
【００１４】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したよ
うに、火炎センサは、検出器と電源部とを備え、検出器
が火炎を検出したとき、電源部からイオン電流が流れる
構成にしたものである。
【００１５】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したよ
うに、コンバインドサイクル発電プラントをガスタービ
ンプラント、排熱回収ボイラ、および蒸気タービンプラ
ントで構成するとともに、上記ガスタービンプラントに
組み込んだガスタービン燃焼器において、上記ガスター
ビンプラントのガスタービンを上記排熱回収ボイラに接
続させる排ガス系にＮＯｘセンサを設けるとともに、Ｎ
Ｏｘセンサで検出したＮＯｘ濃度信号を基に燃料供給系
に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算する予混
合気診断部を設けたものである。
【００１６】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の
側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃
焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用
燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記
メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部に充填する閉塞
部に噴出口を穿設したものである。
【００１７】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項７に記載したよ
うに、メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部を、軸方
向に向って先細状の傾斜部に形成し、上記先端部に充填
する閉塞部の中央に噴出口を穿設するとともに、その周
辺にも環状列の噴出口を穿設したものである。
【００１８】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項８に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の
側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃
焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用
燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記
予混合ダクトに軸方向に沿って通路を区画する仕切りを
設けたものである。
【００１９】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項９に記載したよ
うに、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の
側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃
焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用
燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記
予混合ダクトに空気口を穿設したものである。
【００２０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項１０に記載した
ように、空気口を、予混合ダクトの入口部、予混合ダク
トの中間部のコーナ部および予混合ダクトの噴出口の曲
り部のうち、少なくとも一つ以上に穿設したものであ
る。
【００２１】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、上記目的を達成するために、請求項１１に記載した
ように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室
の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン
燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼
用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上
記予混合ダクトに軸方向に沿って乱流促進体を設けたも
のである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用
して説明する図１および図２は、本発明に係るガスター
ビン燃焼器の第１実施形態を説明するために用いた概略
図である。なお、図１は本発明に係るガスタービン燃焼
器をガスタービンプラントに組み込んだ第１実施形態を
示す概略系統図、図２は本発明に係るガスタービン燃焼
器に適用する火炎センサの実施形態を示す概略図であ
る。
【００２３】本発明に係るガスタービン燃焼器を組み込
んだガスタービンプラントは、空気圧縮機１、ガスター
ビン２、例えば発電機等の被駆動機３、ガスタービン燃
焼器４を備え、空気圧縮機１で吸い込んだ空気（大気）
を圧縮して高圧化し、この高圧空気を燃料供給系４ａか
らの燃料とともにガスタービン燃焼器４に供給し、ここ
で燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン２に
供給して動力を発生させ、その動力で被駆動機３を駆動
するようになっている。
【００２４】また、ガスタービン燃焼器４は、内筒５と
外筒６との２重筒で形成し、内筒５で燃焼室７を区画す
るとともに、内筒５と外筒６との間に空気通路８を形成
し、空気圧縮機１からの高圧空気を空気通路８を介して
燃焼室７の頭部側に案内している。
【００２５】また、ガスタービン燃焼器４は、燃焼室７
の頭部側にパイロット燃料部９を備えている。
【００２６】パイロット燃料部９は、中央部にパイロッ
ト拡散燃焼用燃料ノズル１０を、その外側にスワラ１１
ａ，１１ｂを備えた案内通路１２ａ，１２ｂを介してパ
イロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂを設
け、各燃料ノズル１０，１３ａ，１３ｂから燃焼室７に
噴出する燃料で保炎を確保させるようになっている。な
お、パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂ
は、その入口側にスワラ１４ａ，１４ｂを設け、空気通
路８からスワラ１４ａ，１４ｂを介して旋回流が与えら
れた高圧空気に燃料を加えて燃料濃度を希薄化させた予
混合気を予め生成させている。
【００２７】また、ガスタービン燃焼器４は、内筒５と
外筒６との間の空気通路８にメイン燃料部１５を備えて
いる。
【００２８】メイン燃料部１５は、メイン予混合燃焼用
燃料ノズル１６と予混合ダクト１７とを設け、予混合ダ
クト１７で、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６から噴
出する燃料に空気通路８からの空気を加えて予混合気を
生成し、その予混合気を燃焼室７に噴出してガスタービ
ン駆動ガスとしての燃焼ガスを生成させている。
【００２９】また、ガスタービン燃焼器４は、パイロッ
ト燃料部９のパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３
ａ、メイン燃料部１５のメイン予混合燃焼用燃料ノズル
１６および予混合ダクト１７のそれぞれの出口側に火炎
センサ１８を設けるとともに、燃料供給系４ａに例えば
コントロールバルブ等の燃料流量制御部１９ａ，１９
ｂ，１９ｃを設け、火炎センサ１８からの信号に基づい
て火炎診断部２０で火炎の有無を判別し、火炎が発生し
ているとき、制御演算部２１で例えば弁開度を演算し、
その演算信号を燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
に与えて燃料の流量を調整するようになっている。
【００３０】他方、火炎センサ１８は、図２に示すよう
に、絶縁体２２に設けた例えば、白金製の検出器２３と
接地部２４の接続端子部２５とを結ぶリード線２６に介
装させた電源部２７、抵抗体２８、火炎診断部２０を備
え、予混合気ＭＦＡに何らかの事情で火炎ＦＬが発生し
ているとき、電源部２７からイオン電流が流れ、火炎診
断部２０で火炎ＦＬの有無を識別するようになってい
る。
【００３１】次に、上記構成に基づく作用を説明する。
【００３２】起動運転時、パイロット燃料部９のパイロ
ット拡散燃焼用燃料ノズル１０は、燃料供給系４ａから
供給された燃料に、スワラ１１ａ，１１ｂで旋回流が与
えられた空気案内路１２ａ，１２ｂからの空気を加え、
燃焼室７で拡散燃焼させて燃焼ガスを生成する。
【００３３】拡散燃焼が行われ、保炎（火種）が安定化
すると、パイロット燃料部９のパイロット予混合燃焼用
燃料ノズル１３ａ，１３ｂは、燃料供給系４ａから供給
された燃料に、スワラ１４ａ，１４ｂで旋回流が与えら
れた空気を加え、予め燃料濃度希薄の予混合気を生成
し、その予混合気を上述パイロット拡散燃焼用燃料ノズ
ル１０からの保炎を基に燃焼ガスを生成する。
【００３４】パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３
ａ，１３ｂからの予混合気による燃焼ガスが安定化する
と、ガスタービン燃焼器４は、パイロット拡散燃焼用ノ
ズル１０の燃焼室７への燃料供給を断ち、メイン燃料部
１５のメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６を起動させ、
燃料供給系４ａから供給された燃料に、予混合ダクトで
空気を加え、予め燃料濃度希薄の予混合気を生成し、そ
の予混合気を上述パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１
３ａ，１３ｂからの保炎を基にガスタービン駆動ガス
（主流）としての燃焼ガスを生成し、定格運転に至らし
める。
【００３５】一方、パイロット予混合燃焼用燃料１３
ａ，１３ｂおよびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６の
運転中、火炎センサ１８は予混合気の火炎の有無を検出
している。
【００３６】その際、例えば燃焼室７からパイロット予
混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂ、予混合ダクト１
７およびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６の予混合気
に何らかの事情で燃焼ガスが逆流すると、火炎センサ１
８は検出器２３からの検出信号を火炎診断部２０に与え
て火炎の有無を判別する。
【００３７】火炎診断部２０で予混合気に火炎が発生し
ていると認定されると、火炎センサ１８は図２に示すよ
うに電源部２７からイオン電流をリード線２６を介して
流し、図１に示すように、制御演算部２１に火炎認定信
号を与え、ここで火炎認定信号に基づいて弁開閉信号を
演算し、その演算信号を燃料流量制御部１９ａ，１９
ｂ，１９ｃに与え、燃料供給系４ａからパイロット予混
合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂおよびメイン予混合
燃焼用燃料ノズル１６のそれぞれに供給していた燃料の
流量を制御し、火炎を消火させる。
【００３８】このように、本実施形態では、パイロット
予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂ、予混合ダクト
１７およびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６に火炎セ
ンサ１８を受け、予混合気に火炎が発生したとき、燃料
供給系４ａから燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
を介してパイロッ予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３
ｂおよびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６のそれぞれ
に供給する燃料の流量を制御する制御演算部２１に火炎
認定信号を与える火炎診断部２０を設けたので、予混合
気の火炎発生を確実に消火することができ、火炎による
焼損を防止してガスタービン燃焼器４に安定運転を行わ
せることができる。
【００３９】図３は、本発明に係るガスタービン燃焼器
４をコンバインドサイクル発電プラントに組み込んだ第
２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形
態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４０】本実施形態に係るコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンプラント２９に排熱回収ボ
イラ３０および蒸気タービンプラント３１を組み合せた
もので、ガスタービンプラント２９のガスタービン２か
らの排ガス（排熱）を排ガス系３２を介して排熱回収ボ
イラ３０に供給し、ここで蒸気を発生させ、その蒸気を
蒸気タービンプラント３１の蒸気タービン３３に供給し
膨張仕事をさせて被駆動機３を駆動し、膨張仕事を終え
たタービン排気を復水器３４で凝縮して復水にし、その
復水をポンプ３５で昇圧し、給水として排熱回収ボイラ
３０に還流させている。
【００４１】他方、排ガス系３２には、ＮＯｘセンサ３
６が設けられている。
【００４２】ＮＯｘセンサ３６は、検出器３７でＮＯｘ
濃度を検出し、その検出信号を予混合気診断部３８に与
え、ここでＮＯｘ濃度信号が予め経験的に割り出してい
る濃度値を超えているとき、予混合気に火炎が発生して
いるかあるいは空気に較べて燃料が過濃度になっている
と認定し、その認定信号に基づいて制御演算部３９で例
えば弁開閉信号を演算し、その演算信号を燃料流量制御
部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに与え、燃料供給系４ａから
ガスタービン燃焼器４に供給される燃料を制御し、火炎
の消火あるいは燃料の希釈化を行っている。
【００４３】このように、本実施形態では、排ガス系３
２にＮＯｘセンサ３６を設けるとともに、ＮＯｘセンサ
３６の検出器３７で検出したＮＯｘ濃度が予め経験的に
割り出している濃度値を超えているとき、予混合気に火
炎が発生しているかあるいは空気に較べて燃料濃度が高
いと認定し、その認定信号に基づいて燃料流量制御部１
９ａ，１９ｂ，１９ｂを制御する予混合気診断部３８を
設けたので、予混合気に発生する火炎を確実に消火する
ことができ、予混合気の燃料と空気との不均一混合によ
る燃料濃度を容易に適正値に修正してＮＯｘ濃度を低く
抑えることができる。
【００４４】図４および図５は、本発明に係るガスター
ビン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第１実施形態を
説明するために用いた図である。なお、図４は、メイン
燃料部の概略断面図を、図５は図４のＡ−Ａ矢視方向か
ら見た平面図をそれぞれ示している。また、第１実施形
態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４５】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、燃
料ヘッダ４０に接続するメイン予混合燃焼用燃料ノズル
１６と予混合ダクト１７とを組み合せて構成される。ま
た、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６は、中間部分を
中空筒部４１に形成し、その先端の外側を傾斜部４２
に、またその内側を閉塞部４３にそれぞれ形成するとと
もに、閉塞部４３を図５で示すように、中央噴出口４４
と、環状列の周辺噴出口４５とで形成している。
【００４６】このように、本実施形態では、メイン予混
合燃焼用燃料ノズル１６の先端部の外側を傾斜部４２に
形成し、その内側を閉塞部４３にそれぞれ形成するとと
もに、閉塞部４３に口径の小さい中央噴出口４４と周辺
噴出口４５とを穿設し、燃料の噴出速度をより一層高め
たので、予混合ダクト１７に低流速域や逆流領域があっ
ても、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６から噴出する
高い流速を持った燃料で予混合気を燃焼室に吹き飛ばす
ことができる。
【００４７】したがって、本実施形態によれば、予混合
気の火炎の発生を防止することができ、予混合ダクト１
７等に焼損を与えることがなく、ガスタービン燃焼器４
に安全かつ安定運転を行わせることができる。
【００４８】図６および図７は、本発明に係るガスター
ビン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第２実施形態を
説明するために用いた概略図である。なお、図６は、メ
イン燃料部の概略図を、図７は図６のＢ部を拡大した一
部切欠部分拡大図をそれぞれ示している。また、第１実
施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４９】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、メ
イン予混合燃焼用燃料ノズル１６を収容する予混合ダク
ト１７を長筒状に形成し、その長筒状の予混合ダクト１
７の出口側に軸方向に交差する噴出口４６ａ，４６ｂ，
４６ｃを備える。
【００５０】また、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６
を収容する予混合ダクト１７は、図７に示すように、空
気の流れに沿って長く延びる仕切り４７ａ，４７で区画
する通路４８ａ，４８ｂ，４８ｃを形成し、空気の流速
をより一層高める構成にしている。
【００５１】このように、本実施形態では、予混合ダク
ト１７に仕切り４７ａ，４７ｂで区画した通路４８ａ，
４８ｂ，４８ｃを形成し、空気の流出速度をより一層高
めたので、予混合ダクト１７に低流速域や逆流領域があ
っても、通路４８ａ，４８ｂ，４８ｃから流出する高い
流速を持った空気で予混合気を燃焼室に吹き飛ばすこと
ができる。
【００５２】したがって、本実施形態によれば、予混合
気の火炎の発生を防止することができ、予混合ダクト１
７等の焼損を与えることがなく、ガスタービン燃焼器４
に安全かつ安定運転を行わせることができる。
【００５３】図８〜図１０は、本発明に係るガスタービ
ン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第３実施形態を説
明するために用いた概略図である。なお、図８は、メイ
ン燃料部の全体概略図を、図９は図８のＣ−Ｃ矢視方向
から見た側面図を、図１０は図８のＤ部を拡大した一部
切欠部分拡大図をそれぞれ示している。また、第１実施
形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００５４】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、メ
イン予混合燃焼用燃料ノズル１６を収容する予混合ダク
ト１７の入口部、その中間部のコーナ部およびその噴出
口４６ａ，４６ｂ，４６ｃの曲り部のそれぞれに空気口
４９ａ，４９ｂ，４９ｃを設けたものである。
【００５５】このように、本実施形態では、予混合ダク
ト１７に空気口４９ａ，４９ｂ，４９ｃを設け、外側の
空気を予混合ダクト１７の内部に積極的に流入させ、予
混合ダクト１７内の低流速域や逆流領域に淀む予混合気
に押圧力を与えて燃焼室に流出させるので、予混合気の
滞留部分からの火炎の発生を確実に防止することができ
る。
【００５６】図１１および図１２は、本発明に係るガス
タービン燃焼器に適用される予混合ダクトの実施形態を
説明するために用いた概略図である。なお、図１１は予
混合ダクトの全体概略図を、図１２は図１１のＥ部を拡
大した部分拡大図をそれぞれ示ている。また、第１実施
形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００５７】本実施形態に係る予混合ダクト１７は、予
混合気が入口から噴出口４６ａ，４６ｂ，４６ｃに向っ
て流れる中間部分の軸方向に沿って乱流促進体５０を設
けたものである。この乱流促進体５０は、図１２に示す
ように、例えば断面長円形状等の突き出し片に形成され
ている。
【００５８】このように、本実施形態では、予混合ダク
１７の中間部分の軸方向に沿って乱流促進体５０を設
け、乱流促進体５０に予混合気を衝突させて流れを乱
し、壁面に発達する境界層を低く抑えたので、予混合気
の滞留部分が少なくなり、火炎の構成を低く抑えること
ができる。
【００５９】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービン燃焼器は、予混合気を燃焼室に噴出させる際、
燃焼ガスの逆流または自然着火等があっても予混合気に
火炎を発生させない手段を設けたので、予混合気の万一
の火炎発生に対しても確実に消火させることができる。
【００６０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器
は、燃料に空気を加えて予混合気を生成する際、燃料の
流量を調整する手段を設けてその混合比を適正値に維持
させたので、ＮＯｘ濃度をより一層低く抑えることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器をガスタービ
ンプラントに組み込んだ第１実施形態を示す概略系統
図。
【図２】本発明に係るガスタービン燃焼器に適用する火
炎センサの実施形態を示す概略図。
【図３】本発明に係るガスタービン燃焼器をコンバイン
ドサイクル発電プラントに組み込んだ第２実施形態を示
す概略系統図。
【図４】本発明に係るガスタービン燃焼器に適用される
メイン燃料部の第１実施形態を示す概略断面図。
【図５】図４のＡ−Ａ矢視方向から見た平面図。
【図６】本発明に係るガスタービン燃焼器に適用される
メイン燃料部の第２実施形態を示す概略図。
【図７】図６のＢ部を拡大した一部切欠部分拡大図。
【図８】本発明に係るガスタービン燃焼器に適用される
メイン燃料部の第３実施形態を示す全体概略図。
【図９】図８のＣ−Ｃ矢視方向から見た側面図。
【図１０】図８のＤ部を拡大した一部切欠部分拡大図。
【図１１】本発明に係るガスタービン燃焼器に適用され
る予混合ダクトの実施形態を示す全体概略図。
【図１２】図１１のＥ部を拡大した部分拡大図。
【符号の説明】
１ 空気圧縮機 ２ ガスタービン ３ 被駆動機 ４ ガスタービン燃焼器 ４ａ 燃料供給系 ５ 内筒 ６ 外筒 ７ 燃焼室 ８ 空気通路 ９ パイロット燃料部 １０ パイロット拡散燃焼用燃料ノズル １１ａ，１１ｂ スワラ １２ａ，１２ｂ 空気案内路 １３ａ，１３ｂ パイロット予混合燃焼用燃料ノズル １４ａ，１４ｂ スワラ １５ メイン燃料部 １６ メイン予混合燃焼用燃料ノズル １７ 予混合ダクト １８ 火炎センサ １９ａ，１９ｂ，１９ｃ 燃料流量制御部 ２０ 火炎診断部 ２１ 制御演算部 ２２ 絶縁体 ２３ 検出器 ２４ 接地部 ２５ 接続端子部 ２６ リード線 ２７ 電源部 ２８ 抵抗体 ２９ ガスタービンプラント ３０ 排熱回収ボイラ ３１ 蒸気タービンプラント ３２ 排ガス系 ３３ 蒸気タービン ３４ 復水器 ３５ ポンプ ３６ ＮＯｘセンサ ３７ 検出器 ３８ 予混合気診断部 ３９ 制御演算部 ４０ 燃料ヘッダ ４１ 中空筒部 ４２ 傾斜部 ４３ 閉塞部 ４４ 中央噴出口 ４５ 周辺噴出口 ４６ａ，４６ｂ，４６ｃ 噴出口 ４７ａ，４７ｂ 仕切り ４８ａ，４８ｂ，４８ｃ 通路 ４９ａ，４９ｂ，４９ｃ 空気口 ５０ 乱流促進体
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｎ 5/00 Ｆ２３Ｎ 5/00 Ｕ Ｆ２３Ｒ 3/06 Ｆ２３Ｒ 3/06 3/16 3/16 3/34 3/34 Ｇ０１Ｎ 27/416 Ｇ０１Ｎ 27/46 ３３１

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、
    燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタ
    ービン燃焼器において、上記パイロット燃料部および上
    記メイン燃料部のそれぞれに火炎センサを設けるととも
    に、火炎センサで検出した信号を基に燃料供給系に設け
    た燃料流量制御部を調節する信号を演算する火炎診断部
    を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
  2. 【請求項２】 パイロット燃料部は、中央に設置したパ
    イロット拡散燃焼用燃料ノズルと、その外側に設置した
    パイロット予混合燃焼用燃料ノズルとで構成するととも
    に、上記パイロット予混合燃焼用燃料ノズルの出口側に
    火炎センサを設けたことを特徴とする請求項１記載のガ
    スタービン燃焼器。
  3. 【請求項３】 メイン燃料部は、メイン予混合燃焼用燃
    料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記メ
    イン予混合燃焼用燃料ノズルの出口側および上記予混合
    ダクトに火炎センサを設けたことを特徴とする請求項１
    記載のガスタービン燃焼器。
  4. 【請求項４】 火炎センサは、検出器と電源部とを備
    え、検出器が火炎を検出したとき、電源部からイオン電
    流が流れる構成にしたことを特徴とする請求項１，２ま
    たは３記載のガスタービン燃焼器。
  5. 【請求項５】 コンバインドサイクル発電プラントをガ
    スタービンプラント、排熱回収ボイラ、および蒸気ター
    ビンプラントで構成するとともに、上記ガスタービンプ
    ラントに組み込んだガスタービン燃焼器において、上記
    ガスタービンプラントのガスタービンを上記排熱回収ボ
    イラに接続させる排ガス系にＮＯｘセンサを設けるとと
    もに、ＮＯｘセンサで検出したＮＯｘ濃度信号を基に燃
    料供給系に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算
    する予混合気診断部を設けたことを特徴とするガスター
    ビン燃焼器。
  6. 【請求項６】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、
    燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタ
    ービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混
    合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するととも
    に、上記メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部に充填
    する閉塞部に噴出口を穿設したことを特徴とするガスタ
    ービン燃焼器。
  7. 【請求項７】 メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部
    を、軸方向に向って先細状の傾斜部に形成し、上記先端
    部に充填する閉塞部の中央に噴出口を穿設するととも
    に、その周辺にも環状列の噴出口を穿設したことを特徴
    とする請求項６記載のガスタービン燃焼器。
  8. 【請求項８】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、
    燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタ
    ービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混
    合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するととも
    に、上記予混合ダクトに軸方向に沿って通路を区画する
    仕切りを設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
  9. 【請求項９】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、
    燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタ
    ービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混
    合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するととも
    に、上記予混合ダクトに空気口を穿設したことを特徴と
    するガスタービン燃焼器。
  10. 【請求項１０】 空気口を、予混合ダクトの入口部、予
    混合ダクトの中間部のコーナ部および予混合ダクトの噴
    出口の曲り部のうち、少なくとも一つ以上に穿設したこ
    とを特徴とする請求項９記載のガスタービン燃焼器。
  11. 【請求項１１】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部
    を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガ
    スタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン
    予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成すると
    ともに、上記予混合ダクトに軸方向に沿って乱流促進体
    を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
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