JP2002519576A - 燃焼装置を起動する方法 - Google Patents

燃焼装置を起動する方法

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Abstract

(57)【要約】 ガスタービン用バーナ装置を起動する方法であって、バーナ装置が、液体燃料を供給されるように配置された、少なくとも一つのバーナ部材（５）、およびバーナ部材（５）に供給される燃料を点火するため活動化される、点火部材（９）を有する。最初にバーナ部材（５）に供給されかつ点火部材によって点火されるバーナ部材の火炎を発生する燃料が主として点火ガスを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景および従来技術） 本発明は、ガスタービン用バーナ装置を起動する方法に関し、バーナ装置は、
液体燃料を供給されるように配置された、少なくとも一つのバーナ部材、および
バーナ部材に供給される燃料を点火するため活動化される、点火部材を有する。
【０００２】 このような起動方法はすでに周知である。従来技術において、好適には別々の
点火バーナによって形成される、点火バーナはしばしば点火プラグなどによって
作動され，そこで点火火炎が得られる。点火バーナは燃料としてたとえば液化石
油ガスまたは天然ガスを使用する。
【０００３】 本発明は液体燃料、好適には石油を使用するバーナ装置と関連するのにとくに
適しているため、下記に例示としてただし限定する目的はないがそのようなバー
ナ装置に関連して記載される。
【０００４】 この種のバーナ装置において、バーナ装置に接続された燃焼室に供給される空
気の大部分は、バーナ装置に含まれるバーナ部材（単数または複数）によって画
定される火炎領域を介して供給される。
【０００５】 バーナ装置の起動の間、バーナ部材の点火領域における燃料の濃度は、点火部
材の活性化が直ちに対応する燃料の点火およびバーナ部材の火炎の発生をもたら
すようなものであることが重要である。もし燃料の濃度が即時の点火およびバー
ナ部材の火炎の発生をもたらすようなものでなければ、燃料と流入する空気との
混合物は燃焼室を通って引続くタービンに流れるであろう。もし燃料の点火がそ
のような遅い段階で発生するならば、発生される火炎は、点火される燃料と空気
との混合物が延在する限り、燃焼室全体を通ってタービンに達するまで延在する
であろう。
【０００６】 従来技術による起動方法は、きわめて不安定で、燃料が点火領域に供給されそ
の点火がバーナ部材の火炎を発生するため実施される瞬間のバーナ部材（単数ま
たは複数）の点火領域における燃料の濃度のきわめて正確な制御を必要とする。
【０００７】 （発明の開示） 本発明の目的は、それによって上記従来技術の欠点が回避される方法を達成す
ることである。その方法はいかなる燃料および空気の爆発性混合物も、燃料の点
火が点火部材を活動化することによって発生する起動の瞬間に燃焼室、タービン
およびタービンに接続された排気通路に延在しないことを保証すべきである。
【０００８】 この目的は最初に画定された方法によって達成され、その方法は最初にバーナ
部材に供給されかつ点火部材によって点火されバーナ部材の火炎を発生する燃料
が点火ガスを含むことを特徴とするものである。
【０００９】 従来技術とは異なり、本発明は、たとえば液化石油ガスのような点火ガスは、
起動の瞬間において、空気と混合される液体燃料の代わりにバーナ部材を介して
点火領域に輸送される。点火ガスは、きわめて容易に点火しうる利点を有し、そ
のことはガスが点火部材によって点火され直ちにバーナ部材の火炎を発生するこ
とになる。ガスの点火が失敗することおよびガスの点火が起こる前にタービンま
でのそして排気通路までの全体に流れる危険は最小である。
【００１０】 本発明方法の好適な実施例によれば、液体燃料は、バーナ部材の火炎の発生に
寄与するため、前記点火ガスによって発生されるバーナ部材の火炎が得られた後
に、バーナ部材に供給される。安定なバーナ部材の火炎が、液体燃料、好適には
石油または石油混合物が火炎の領域に輸送されるときすでに存在するため、この
液体燃料は直ちに点火され、すでに発生されたバーナ部材の火炎の安定に寄与す
る。点火領域または火炎の領域における液体燃料の濃度は、それゆえ従来技術に
おける程にはきわどくない。
【００１１】 本発明方法の別の好適な実施例によれば、バーナ部材の活動化は、バーナ部材
の火炎を発生するための前記点火ガスを点火するようにされる別々の点火火炎の
点火を含んでいる。そのような別々の点火火炎は、容易にかなりの安定性を得ら
れる。安定性は、それ自体、点火火炎が存在する領域に達するや否や点火ガスの
信頼しうる点火を確実にする。
【００１２】 別の好適な実施例によれば、バーナ装置は多数のバーナ部材を含み、バーナ部
材のそれぞれは点火されかつ点火部材の前記活動化を少なくとも間接的に支持す
るバーナ部材の火炎を発生する点火ガスを供給される。間接的支持は、点火部材
の活動化が第１バーナ部材における点火ガスの点火およびバーナ部材の火炎の発
生を開始することの結果である。このバーナ部材の火炎はそれ自体安定で、隣接
するバーナ部材の点火領域に供給され、それによりこのバーナ部材においてバー
ナ部材の火炎を発生するガスを点火するのに十分に強い。そのようにして、平行
かつ互いに隣接して配置された多数のバーナ部材の、連続した、ほとんど瞬間的
点火が得られる。
【００１３】 別の実施例によれば、前記点火ガスによって発生されるバーナ部材の火炎は、
すべてのバーナ部材が前記点火ガスによって発生されるバーナ部材の火炎が得ら
れたとき、前記多数のバーナ部材の少なくとも一つにおいて消される。引続く段
階において、他のバーナ部材が液体燃料を供給されるとき、いかなる液体燃料も
そのバーナ部材の火炎が以前の段階の間に消された、バーナ部材（単数または複
数）に供給されることはない。ガスタービンの引続く加速は、それゆえバーナ部
材装置のバーナ部材のあるもののみを使用して起こり、そのバーナ部材は主とし
て液体燃料によって発生されるバーナ部材の火炎を有する。このガスタービンの
最初の加速位相の間のバーナ部材のあるもののみの使用は排出物の観点から有利
であり、使用される燃料エネルギの改善された使用をもたらす。
【００１４】 別の好適な実施例によれば、そのバーナ部材の火炎が前記多数のバーナ部材の
すべてがそのようなバーナ部材の火炎が得られたとき消されるバーナ部材（単数
または複数）は、ガスタービンの引続く加速の間消されたままで、その後ガスタ
ービンの前以て画定されたガスタービンの運転状態において液体燃料を供給され
る。そのようにして、多数の活動バーナ部材の数は、ガスタービンが適当な運転
速度に達するとき、増加する。通常の、連続運転の間、好適にはすべてのバーナ
部材はそれらがバーナ部材の火炎を発生するため液体燃料を供給されるように活
動する。加速位相の間活動バーナ部材の数の段階的増加により、バーナ部材の最
善の燃焼状態が達成され、同時に排出物主としてＮＯｘの量は最小になる。
【００１５】 別の好適な実施例によれば、バーナ装置はリング状にかつバーナ部材に対して
燃焼室に向けて配置された多数のバーナ部材を含み、少なくとも二つの点火部材
が一つまたはそれ以上の別のバーナ部材によって分離されたバーナ部材において
活性化される。予想と反対の場合、一つの点火部材の活動化は密接して位置する
バーナ部材の点火ガスの点火をもたらさず、依然として他の点火部材の活性化に
よって点火ガスの点火を得ることに可能性が残っている。
【００１６】 本発明に関する別の特徴および利点は、下記の記載および残りの従属請求項か
ら明らかになるであろう。
【００１７】 本発明の実施例が、例示のしかし限定の目的でなく、添付図面を参照して一層
詳細に記載されるであろう。
【００１８】 （実施例の詳細な説明） 図１は燃焼室１の方向から見たときの、燃焼室１への入口を略示する断面図で
ある。燃焼室１はリング状で内壁２、外壁３および前壁４によって限界されてい
る。図示されていない出口端において、燃焼室は燃焼室１からの燃焼ガスによっ
て作動されるように配置されたタービンに通じている。
【００１９】 バーナ装置は燃焼室１の入口端に配置されている。バーナ装置は、互いに平行
に配置されそれぞれ前壁４を貫通する、多数のバーナ部材５を含んでいる。各バ
ーナ部材５は導管部材６を含み、それを介して少なくとも液体燃料が中で燃料が
圧縮機空気と混合される領域７に供給されるように配置され、空気は空気伝達部
材８を介して前記領域７に供給される。空気は好適には、図示されない圧縮機か
ら供給される圧縮空気である。燃焼室１に供給される空気の主要部分、好適には
実質的にすべては、バーナ部材５を介してそこに伝達される。導管部材６はそれ
ぞれガスおよびガスの供給用の（図示されない）別々の通路を含むのが適当であ
る。
【００２０】 バーナ装置はまた、この場合互いに直径方向反対側に配置された二つの点火部
材９を含む。各点火部材９は燃焼室壁、この場合外壁３を通って突出する点火バ
ーナを含む。点火部材９は、燃料たとえば液化石油ガスまたは天然ガスの供給に
よって、また点火火炎を発生する目的をもつ燃料の点火によって達成され、点火
火炎はこの場合バーナ部材５の火炎の前面が位置するようにされる領域に向かっ
て指向される。点火火炎はそれにより横方向位置から、中で燃料、主として液体
燃料が空気と混合しかつ前記バーナ部材の火炎を発生するようにされる空間また
は領域７のすぐ下流に向かって指向される。
【００２１】 バーナ装置の起動の間、たとえば液化石油ガスまたは天然ガスを含む、点火ガ
スまたは点火ガス混合物が、導管部材６を介してバーナ部材５に供給される。点
火ガスが燃焼室１内に達する前、点火部材９は、二つの点火部材が配置されてい
る、各バーナ部材５における混合領域７端部空間のすぐ下流の領域に向かって延
長する点火火炎を発生する目的で活動化される。
【００２２】 点火ガスが前記点火火炎に達するとき、点火ガスの即時の点火が起こり、バー
ナ部材の火炎は点火部材９が配置されているバーナ部材５において発生される。
点火ガスは同時にすべての他のバーナ部材５に供給される。点火部材９において
発生されたバーナ部材の火炎は、隣接するバーナ部材５を介して燃焼室１内に流
出する点火ガスを点火するのに十分強い。これらのバーナ部材のバーナ部材火炎
は、それ自体、すべてのバーナ部材がバーナ部材火炎をもつまで隣接するバーナ
部材５等の点火ガスを点火する。点火ガスが好適には容易に点火しうるため、す
べてのバーナ部材５の実質的に同時かつ即時の点火がこのようにして達成される
。
【００２３】 すべてのバーナ部材５が点火ガスまたは点火ガス混合物によってバーナ部材の
火炎を発生されたとき、点火部材９は、この場合、二つの点火火炎が消されるよ
うに非活性化される。その後点火ガスの供給は、引続く位相において他のバーナ
部材と同時に液体燃料を供給されないであろう多数のバーナ部材５に対して停止
される。たとえば、点火ガスの供給はバーナ部材５の半分に対して停止される。
しかしながら、バーナ部材５の半分以上または以下に対して供給を停止すること
も可能である。もしバーナ部材５の半分が停止されるならば、ついでたとえば第
２の各バーナ部材５も停止される。それは実際、もし停止されないバーナ部材５
の数がバーナ装置において比較的均等に分配されているならば、有利であるよう
に見える。あるバーナ部材５への供給を停止することの目的は、運転状態を最善
にすることおよびガスタービンの引続く加速の間他のバーナ部材５における排出
物を最少にすることであり、その間前記他のバーナ部材５は液体燃料を供給され
る。
【００２４】 それゆえ、液体燃料はその後他のバーナ部材５、すなわち停止されなかったも
のに対して供給され、一方それらは前記点火ガスまたは前記点火ガス混合物によ
って発生されたバーナ部材の火炎を依然として有する。液体燃料は空間７におい
て空気と混合されバーナ部材の火炎の発生に寄与する。液体燃料がバーナ部材５
のあるものにだけ供給されるため、各バーナ部材５に供給される液体燃料の量は
増加する。このことは燃料対空気の割合を増加することになる。燃料の濃度は液
体燃料を供給されるバーナ部材５において高くなるであろう。このことは燃焼の
高い効率をもたらし、それは一層信頼性のある点火に導く。液体燃料がバーナ部
材５のあるものにだけ供給されるため、燃料がバーナ部材５に伝達される導管内
の圧力は増加する。バーナ部材５は通常ノズルを有し、それによって液体燃料は
粒子が形成されるようにバーナ装置内に噴射される。バーナ部材５への燃料導管
内の圧力が増加するため、バーナ部材５のノズルを横切る圧力降下も増加する。
このことは改善された粒子形成および一層均一な粒子分布にも導く。またこの粒
子形成は燃料の一層信頼性ある点火に導く。
【００２５】 ガスタービンの最初の加速の後、点火ガスの供給は停止される。ガスタービン
の連続する加速は、バーナ部材５が液体燃料だけを供給される間に起こる。ガス
タービンの速度が増加するとき、液体燃料は以前から停止されたままのバーナ部
材５に供給される。もし、たとえばバーナ部材５の半分が停止されたままである
ならば、他の部材５は同時に開放される。このことは液体燃料がたとえば二つの
導管によってバーナ部材５に供給される比較的簡単な構造に対して可能になる。
一方の供給導管は液体燃料の最初の供給位相の間停止され、その後この供給導管
はすべてのバーナ部材５が液体燃料を供給されるように開放される。しかしなが
ら、バーナ部材５への液体燃料の供給を一層別々に、連続的にだんだん多くのバ
ーナ部材５が液体燃料を供給されるように制御することも可能である。液体燃料
が最初の位相の間バーナ部材５のあるものだけに供給される本発明による方法に
よって、最善の燃焼状態が各バーナ部材の火炎において達成される。時間の経過
とともに、活動バーナ部材５の数はすべてのバーナ部材５がバーナ部材火炎を有
するまで増加する。もし特殊な運転状態が必要ならば、もちろんすべてのバーナ
部材５を活動化することは必要でない。バーナ部材５の一つまたはいくつかは、
すべての他のバーナ部材５が活動化された後にも停止されたままとすることがで
きる。
【００２６】 本発明による方法のために、いかなる液体燃料および空気の点火されていない
混合物も、最初の起動位相の間、燃焼室、タービンおよびそれに連結された排気
通路全体を通って流れることができない。さらに、加速位相の間、活動バーナ部
材５の数を段階的に増加することは、最善の燃焼状態が達成されることになり、
それはまた結果として望ましくない排出物、主としてＮＯｘの量が最小になるこ
とになる。
【００２７】 もちろん、本発明による上記方法の多数の変更および変形が、この技術に通じ
た人々によりこの人々に対して、添付の請求の範囲において画定されるような範
囲を離れるいかなる必要性もなしに、具体化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 燃焼室への入口における、本発明によるバーナ装置の断面図。
【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月２１日（２０００．６．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービン用バーナ装置を起動する方法であって、バーナ
    装置が、液体燃料を供給されるように配置された、少なくとも一つのバーナ部材
    （５）、およびバーナ部材（５）に供給される燃料を点火するため活動化される
    、点火部材（９）を含む前記方法において、最初にバーナ部材（５）に供給され
    かつ点火部材（９）によって点火されバーナ部材の火炎を発生する燃料が主とし
    て点火ガスを含むことを特徴とする前記ガスタービン用バーナ装置を起動する方
    法。
  2. 【請求項２】 液体燃料が、バーナ部材の火炎発生に寄与するため、前記点
    火ガスによって発生されるバーナ部材の火炎が得られた後に、バーナ部材に供給
    されることを特徴とする請求項１に記載された方法。
  3. 【請求項３】 バーナ部材の活性化がバーナ部材の火炎を発生するための前
    記点火ガスを点火するようにされる別々の点火火炎の点火を含むことを特徴とす
    る請求項１または請求項２に記載された方法。
  4. 【請求項４】 前記少なくとも一つのバーナ部材（５）が前記点火ガスによ
    って発生されたバーナ部材の火炎を有するとき点火火炎を消すことをさらに含む
    ことを特徴とする請求項３に記載された方法。
  5. 【請求項５】 ガスタービンの最初の加速およびその後の前記少なくとも一
    つのバーナ部材（５）への点火ガスの供給停止を含むことを特徴とする請求項２
    から請求項４のいずれか１項に記載された方法。
  6. 【請求項６】 バーナ装置が多数のバーナ部材を含み、そのそれぞれが点火
    されかつ少なくとも点火部材（９）の前記活性化の間接的支持によって火炎を発
    生する点火ガスを供給されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか
    １項に記載された方法。
  7. 【請求項７】 前記点火ガスによって発生されたバーナ部材の火炎はすべて
    のバーナ部材（５）が前記点火ガスによって発生されるバーナ部材の火炎を得た
    とき前記多数のバーナ部材（５）の少なくとも一つにおいて消されることを特徴
    とする請求項６に記載された方法。
  8. 【請求項８】 単数または複数のバーナ部材（５）であってそのバーナ部材
    の火炎が前記多数のバーナ部材のすべてがそのようなバーナ部材の火炎を得たと
    き消される前記バーナ部材が、ガスタービンの引続く加速中消されたままであり
    その後ガスタービンの前以て画定された運転状態において液体燃料を供給される
    ことを特徴とする請求項６に記載された方法。
  9. 【請求項９】 点火火炎は、横方向の位置からバーナ部材（５）の火炎前面
    が位置するようにされる領域に向かって指向されることを特徴とする請求項３か
    ら請求項８のいずれか１項に記載された方法。
  10. 【請求項１０】 点火火炎が横方向の位置から液体燃料が空気と混合して前
    記バーナ部材の火炎を発生するようにされる空間（７）の端部のすぐ下流の領域
    に向かって指向されることを特徴とする請求項３から請求項９のいずれかの１項
    に記載された方法。
  11. 【請求項１１】 バーナ装置がリング状にかつバーナ部材（５）に共通の燃
    焼室（１）に向かって配置された多数のバーナ部材（５）を含むこと、および少
    なくとも二つの点火部材（９）が一つまたはそれ以上のバーナ部材（５）によっ
    て分離されたバーナ部材（５）によって活動化されることを特徴とする請求項１
    から請求項１０のいずれかの１項に記載された方法。
  12. 【請求項１２】 ガスタービン用バーナ装置を起動する方法であって、 バーナ装置は液体燃料を供給されるように配置された多数のバーナ部材（５）
    、およびバーナ部材（５）に供給される燃料に点火するため活動化される、少な
    くとも一つの点火部材（９）を含み、 バーナ装置の起動の間最初にバーナ部材（５）に供給されかつ点火部材（９）
    によって点火されバーナ部材の火炎を発生する燃料が主として点火ガスを含み、 点火部材（９）の活性化がバーナ部材の火炎を発生するための前記点火ガスを
    点火するようにされる別々の点火火炎の点火を含み 点火部材（９）はすべてのバーナ部材（５）が前記点火ガスによって発生され
    たバーナ部材の火炎を有するとき点火火炎を消すことによって非活動化され、そ
    の後前記点火ガスによって発生されたバーナ部材の火炎が前記多数のバーナ部材
    （５）の少なくとも一つにおいて消され、その後液体燃料が消されなかったバー
    ナ部材（５）に供給され、 ガスタービンの最初の加速が生じ、その後前記バーナ部材（５）への点火ガス
    の供給停止が起こり、その後液体燃料が前以て停止されたままになっているバー
    ナ部材（５）にも供給される ガスタービン用バーナ装置を起動する方法。
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