JP3736976B2 - 燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給される燃料を燃焼させるバーナに、燃料を燃焼させるための燃焼用酸素として、被駆動機を駆動する燃焼式の原動機からの燃焼排ガスを供給すると共に、燃焼用酸素の不足分を補う空気を送風手段にて供給するように構成された燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる燃焼装置では、燃料を燃焼させるための燃焼用酸素の全量を原動機からの燃焼排ガスのみで賄えるときは、バーナの燃焼状態を、供給される燃料を原動機からの排ガスのみで燃焼させる状態（以下、排ガス燃焼状態と略記する場合がある）にする。
燃焼用酸素を原動機からの燃焼排ガスのみで賄えないときは、バーナの燃焼状態を、供給される燃料を原動機からの排ガスと送風手段からの空気との混合気にて燃焼させる状態（以下、混合気燃焼状態と略記する場合がある）とし、燃焼用酸素の不足分を補うように送風手段からの空気の供給量を調節する。
又、原動機が停止されているときは、バーナの燃焼状態を、供給される燃料を送風手段からの空気のみで燃焼させる状態（以下、空気燃焼状態と略記する場合がある）とする。
【０００３】
従って、燃焼用酸素の供給源として、空気と原動機の燃焼排ガスという酸素含有率の異なる２種類の気体を用いることになるが、従来では、バーナに供給される燃焼用酸素の量を検出せずに、バーナの燃焼状態を見ながら、送風手段からの空気の供給量を手動にて調節することにより、燃焼用酸素の不足分を補うようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかる燃焼装置では、バーナを燃焼させているときに、原動機の作動停止や作動開始等に伴って、原動機からの燃焼排ガスの供給が停止されたり開始されたりするときがある。そのときには、バーナの燃焼状態を、排ガス燃焼状態と空気燃焼状態との間や、混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で切り換える必要があるが、燃焼状態の切り換え前後で、空気の供給量及び燃焼排ガスの供給量を大きく変化させる必要がある。
従来では、原動機からの燃焼排ガスの供給停止又は供給開始に伴って、バーナの燃焼状態を切り換えるときには、バーナの燃焼を一時停止させるか、あるいは、バーナの燃焼を一時停止できないときには、バーナの火炎の状態を見ながら、空気の供給量及び燃焼排ガスの供給量を徐々に変化させることにより、バーナの燃焼状態を切り換えるようにしていた。
しかしながら、バーナの燃焼を一時停止させるのは面倒であり、又、バーナの火炎の状態を見ながら空気の供給量及び燃焼排ガスの供給量を徐々に変化させる作業も時間がかかって面倒であるばかりか操作が難しいので、改善が望まれていた。
【０００５】
ちなみに、原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を検出する酸素センサを設け、その酸素センサの検出情報と燃焼排ガスの供給量情報とに基づいて、燃焼排ガスによってバーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、バーナの燃焼量に対応する必要酸素量に対する不足分を求め、その不足分を補うように、送風手段からの空気の供給量を自動調節するように構成することにより、原動機からの燃焼排ガスの供給停止又は供給開始に伴うバーナの燃焼状態の切り換えを自動化することが想定される。
しかしながら、かかる酸素センサは、被検出用の気体を吸引して酸素含有率を検出する必要があってその検出に時間がかかり、しかも、酸素センサは、原動機とバーナを接続する燃焼排ガス供給用のダクト内に設けるが、その設置場所が原動機から離れる程、応答遅れが生じる。又、ダクト内の位置により燃焼排ガスの酸素含有率が異なる、つまり、ダクト内には、酸素含有率の分布があるため、酸素含有率を精度良く検出することができない。
従って、バーナの燃焼を継続した状態で燃焼状態を切り換えることができず、このような酸素センサを設けてバーナの燃焼状態の切り換えを自動化することは、実用的なものではない。
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バーナの燃焼を安定的に継続させた状態で、バーナの燃焼状態を排ガス燃焼状態又は混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で自動的に切り換えることができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の特徴構成によれば、空気供給量調節手段は、被駆動機の出力情報と、その出力情報から原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求めるために予め設定された演算情報とに基づいて、原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求め、並びに、そのようにして求めた酸素含有率と、原動機からバーナに供給される燃焼排ガスの供給量情報とに基づいて、燃焼排ガスによってバーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、バーナの燃焼量に対応する必要酸素量に対する不足分を求め、その不足分を補うように送風手段からの空気の供給量を調節する。
つまり、原動機の性能により、原動機によって駆動される被駆動機の出力情報と原動機の燃焼排ガスの酸素含有率との間の関係が決まるので、予め、被駆動機の出力情報から燃焼排ガスの酸素含有率を求めるための演算情報を定めておいて、その演算情報と被駆動機の出力情報とにより、燃焼排ガスの酸素含有率を求める。そして、そのように求めた酸素含有率と、原動機からバーナに供給される燃焼排ガスの供給量情報とに基づいて、燃焼排ガスによってバーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、バーナの燃焼量に対応する必要酸素量に対する不足分を求めるのである。
被駆動機の出力情報や燃焼排ガスの供給量情報は、速やかにフィードフォワードで得ることができて、バーナに到達する燃焼排ガスに含まれる酸素量を速やかにフィードフォワードで求めることができるので、必要酸素量に対する不足分を速やかに求めることができる。
従って、酸素センサのように応答遅れが生じることなく速やかに、且つ、正確に、必要酸素量に対する不足分をフィードフォワードで求めることができる。
その結果、バーナの燃焼を安定的に継続させた状態で、バーナの燃焼状態を排ガス燃焼状態又は混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で自動的に切り換えることができるようになった。
【０００８】
請求項２に記載の特徴構成によれば、原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求めるための演算情報が、被駆動機の出力情報と原動機において燃料の燃焼のために吸気される空気の吸気温度情報とに基づいて、燃焼排ガスの酸素含有率を求めるように定められている。
つまり、かかる原動機は、軸回転数が一定になるように制御すると、原動機において燃料の燃焼のために吸気される空気の吸気量は一定になるので、空気の吸気温度により、吸気空気の標準状態での量が決まる。そこで、原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求めるための演算情報を、原動機の吸気温度情報により決まる吸気空気の標準状態での量と被駆動機の出力情報とから、燃焼排ガスの酸素含有率を求めるように定めると、燃焼排ガスの酸素含有率を精度良く求めることができ、延いては、必要酸素量に対する不足分を精度良く供給することができる。
従って、バーナの燃焼状態を排ガス燃焼状態又は混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で切り換えるときのバーナの安定燃焼性を一層向上させることができる。
【０００９】
請求項３に記載の特徴構成によれば、空気供給量調節手段は、原動機からの燃焼排ガスの流量とその燃焼排ガスの温度に基づいて、燃焼排ガスの供給量情報を例えば標準状態における量として求めて、その燃焼排ガスの標準状態での量、及び、被駆動機の出力情報と前記演算情報とにより求めた燃焼排ガスの酸素含有率に基づいて、燃焼排ガスによってバーナに供給される燃焼用酸素の量を求める。
従って、単に燃焼排ガスの流量を供給量情報とする場合に比べて、燃焼排ガスによってバーナに供給される燃焼用酸素の量を精度良く求めることができ、延いては、必要酸素量に対する不足分を精度良く供給することができるので、バーナの燃焼状態を排ガス燃焼状態又は混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で切り換えるときのバーナの安定燃焼性を一層向上させることができる。
【００１０】
請求項４に記載の特徴構成によれば、空気供給量調節手段は、送風機からの空気の流量とその空気の温度とに基づいて、バーナに供給される空気の量を例えば標準状態での量として求め、その標準状態での量と空気の酸素含有率を示す情報（例えば２１％）とにより、空気によってバーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、必要酸素量に対する不足分を補うように、送風手段からの空気供給量を調節する。
従って、空気によってバーナに供給される燃焼用酸素の量を、単に空気の流量と空気の酸素含有率を示す情報とにより求める場合に比べて、精度良く求めることができ、延いては、必要酸素量に対する不足分を精度良く供給することができるので、バーナの燃焼状態を排ガス燃焼状態又は混合気燃焼状態と空気燃焼状態との間で切り換えるときのバーナの安定燃焼性を一層向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
以下、図１及び図３に基づいて、コージェネレーションシステムに用いる燃焼装置に本発明を適用した場合の第１の実施の形態を説明する。
図１に示すように、コージェネレーションシステムは、燃焼式の原動機としてのガスタービンＧＴ、そのガスタービンＧＴにて駆動する被駆動機としての発電機４０、供給される燃料ガスを燃焼させるバーナ１に、燃料ガスを燃焼させる燃焼用酸素としてガスタービンＧＴからの燃焼排ガス（以下、タービン排ガスと略記する場合がある）を供給すると共に、燃焼用酸素の不足分を補う空気を送風手段としての送風機３から供給するように構成した燃焼装置ＢＳ、その燃焼装置ＢＳで発生する熱を熱源とする排熱ボイラ２０、コージェネレーションシステムの各種制御を司る制御装置Ｃ、及び、その制御装置Ｃに各種の制御指令を送る操作部５０等を備えて構成してある。
【００１２】
排熱ボイラ２０には、給水路２１を通じて給水し、排熱ボイラ２０にて生成された蒸気は蒸気送出路２２を通じて蒸気利用先（図示せず）に供給するように構成してある。
排熱ボイラ２０から排出される排ガスは、煙道２３により煙突２４まで導いて、煙突２４から排出するように構成してある。
給水路２１には、その給水路２１を通流する水を煙道２３を通流する排ガスにて加熱する予熱用の第１熱交換器２５及び第２熱交換器２６を設けると共に、それら第１熱交換器２５と第２熱交換器２６との間に位置させて脱気器２７を設けてある。又、給水路２１には、脱気器２７に給水するための脱気器給水用ポンプ２８、及び、脱気器２７から排熱ボイラ２０に給水するためのボイラ給水用ポンプ２９を設けてある。
又、排熱ボイラ２０の負荷を検出する負荷検出手段として圧力センサＬを設けてある。
【００１３】
ガスタービンＧＴは、吸気路３０から吸気される空気を圧縮する圧縮機３１と、その圧縮機３１から圧縮空気路３２を通じて供給される圧縮空気によって燃料供給路３３から供給される燃料ガスを燃焼させる燃焼器３４と、その燃焼器３４から燃焼ガス路３５を通じて供給される燃焼ガスにより駆動されるタービン部３６等を備えて構成し、そのタービン部３６によって、発電機４０及び圧縮機３１を駆動するように構成してある。
発電機４０にて発電された電力は、送電電路４１を通じて出力される。
吸気路３０には、ガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉを検出する吸気温センサ３７を設け、送電電路４１には、発電機４０から出力される出力電力Ｐを計測する電力計４２を設けてある。
【００１４】
燃焼装置ＢＳについて説明を加える。
燃焼装置ＢＳには、バーナ１と、そのバーナ１に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路２と、バーナ１に空気を供給する送風手段としての送風機３を備えてある。又、送風機３からの空気と、ガスタービンＧＴのタービン部３６からのタービン排ガスとを混合器４にて混合し、その混合器４にて混合された混合気をバーナ１に供給するように、送風機３からの空気を導く空気供給路５と、タービン部３６からのタービン排ガスを導く排ガス供給路６とを混合器４に接続し、その混合器４にて混合された混合気を導く混合気供給路７をバーナ１に接続してある。
【００１５】
又、送風機３をインバータ制御するインバータ制御部９を設けてある。
燃料ガス供給路２には、２台の遮断弁１２、及び、バーナ１への燃料ガス供給量を調節する流量調節弁１３を介装してある。
排ガス供給路６には、そこを通流するタービン排ガスを排気するように排気路８を分岐させてあり、その排気路８に排ガス用第１ダンパ１０を、排ガス供給路６における排気路８の分岐箇所よりも下流側箇所に排ガス用第２ダンパ１１を夫々介装してある。
【００１６】
そして、送風機３の作動・停止、第１ダンパＤ１及び第２ダンパＤ２夫々の開閉により、バーナ１に対して、ガスタービンＧＴからのタービン排ガスのみを供給する状態、送風機３からの空気とガスタービンＧＴからのタービン排ガスとの混合気を供給する状態、及び、送風機３からの空気のみを供給する状態のいずれかに切り換えられるように構成してあり、送風機３から空気を供給している状態においては、インバータ制御部９により、空気の供給量を調節することができるように構成してある。
【００１７】
又、空気供給路５には、そこを通流する空気の温度Ｔａを検出する空気温度センサ１４、及び、流量を検出する空気流量計１５を設け、排ガス供給路６における排気路８の分岐箇所よりも下流側箇所には、そこを通流するタービン排ガスの温度Ｔｅを検出する排ガス温度センサ１６、及び、流量Ｑｅを検出する排ガス流量計１７を設けてある。
燃料ガス供給路２には、燃料ガスの流量を検出する燃料ガス流量計Ｆを設けてある。
操作部５０には、ガスタービンＧＴの作動開始及び停止を指令するタービン運転スイッチ５１を設けてある。
【００１８】
次に、制御装置Ｃの制御作動について説明する。
制御装置Ｃは、圧力センサＬの検出情報及び燃料ガス流量計Ｆの検出情報に基づいて、バーナ１を排熱ボイラ２０の負荷に応じた燃焼量にて燃焼させるべく、燃料ガスの流量が排熱ボイラ２０の負荷に応じた流量になるように、流量調節弁１３を制御する。
又、制御装置Ｃは、操作部５０のタービン運転スイッチ５１の指令情報に基づいて、ガスタービンＧＴの運転開始が指令されると、ガスタービンＧＴを起動させ、続いて、排ガス用第１ダンパ１０を開状態から閉状態に切り換え、且つ、第２ダンパ１１を閉状態から開状態に切り換えて、ガスタービンＧＴからのタービン排ガスがバーナ１に供給される状態とし、ガスタービンＧＴの停止が指令されると、排ガス用第１ダンパ１０を閉状態から開状態に切り換え、且つ、第２ダンパ１１を開状態から閉状態に切り換え、続いて、ガスタービンＧＴを停止させて、ガスタービンＧＴからバーナ１へのタービン排ガスの供給を停止する。
【００１９】
又、制御装置Ｃは、バーナ１の燃焼量に対応する必要酸素量Ｓに対する不足分を求め、その不足分を補うように、インバータ制御部９を制御して送風機３からの空気の供給量を調節するように構成してある。従って、制御装置Ｃを利用して、空気供給量調節手段を構成してある。
そして、制御装置Ｃは、電力計４２にて検出される発電機４０の出力電力Ｐと、その出力電力ＰからガスタービンＧＴからのタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めるために予め設定した演算情報と、ガスタービンＧＴからバーナ１に供給されるタービン排ガスの供給量情報とに基づいて、タービン排ガスによってバーナ１に供給される燃焼用酸素の量を求めて、必要酸素量Ｓに対する不足分を求めるように構成してある。
【００２０】
更に、ガスタービンＧＴからのタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めるための演算情報を、発電機４０の出力電力Ｐと吸気温センサ３７にて検出されるガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉとに基づいて、タービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めるように定めてある。
【００２１】
制御装置Ｃにより、ガスタービンＧＴのタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求める方法について説明を加える。
ガスタービンＧＴは、軸回転数が一定になるように制御される。
従って、軸回転数が一定になるように制御されることから、吸気温度Ｔｉにより吸気空気の標準状態での量が決まり、又、発電機４０の出力電力Ｐは、燃焼器３４への燃料供給量と吸気空気の標準状態での量とにより決まる。即ち、発電機４０の出力電力Ｐは、燃焼器３４への燃料供給量と吸気空気の標準状態での量との関数になる。
従って、吸気温度Ｔｉ及び出力電力Ｐにより、吸気空気の標準状態での量と燃焼器３４への燃料供給量との相関関係が決まることから、吸気温度Ｔｉ及び出力電力Ｐにより、ガスタービンＧＴから排出されるタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅが決まることになる。そこで、予め、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅとの関係を設定することができる。
出力電力が１２００ｋＷ級のガスタービンＧＴでは、例えば、図３に示す如き、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅとの関係がある。
【００２２】
そこで、この関係に基づいて、予め、例えば、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅとの関係のマップデータを作成し、そのマップデータをタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めるための演算情報として、制御装置Ｃの記憶部（図示せず）に記憶させておく。
そして、吸気温センサ３７にて検出されるガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉ、電力計４２にて検出される発電機４０の出力電力Ｐ、及び、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅとの関係の記憶情報に基づいて、タービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めることができる。
【００２３】
次に、制御装置Ｃにより、必要酸素量Ｓに対する不足分を補うための空気流量Ｑａを求める方法について説明する。
必要酸素量Ｓは、予め、バーナ１の燃焼量に応じて設定して、前記記憶部に燃焼量に対応させて記憶させてある。尚、バーナ１の燃焼量は、例えば、流量調節弁１３の制御情報や、燃料ガス流量計Ｆの検出情報に基づいて得ることができる。
そして、空気流量Ｑａを、必要酸素量Ｓ、空気温度センサ１４にて検出される送風機３からの空気の温度Ｔａ、予め設定された空気の酸素含有率を示す情報Ｏａ（２１％）、排ガス温度センサ１６にて検出されるガスタービンＧＴからのタービン排ガスの温度Ｔｅ、排ガス流量計１７にて検出されるガスタービンＧＴからのタービン排ガスの流量Ｑｅ、及び、前述のようにして求めたタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅに基づいて、下記の数式１により求める。
【００２４】
【数１】

【００２５】
そして、制御装置Ｃは、空気流量計１５の検出値が求めた空気流量Ｑａになるように、インバータ制御部９を制御する。
つまり、制御装置Ｃは、ガスタービンＧＴからのタービン排ガスの流量Ｑｅとそのタービン排ガスの温度Ｔｅに基づいて、燃焼排ガスの供給量情報を求めるように構成してある。
又、制御装置Ｃは、送風機３からの空気流量とその空気の温度Ｔａとに基づいて、その空気によってバーナ１に供給される燃焼用酸素の量を求めて、必要酸素量Ｓに対する不足分を補うように、送風機３からの空気供給量を調節するように構成してある。
【００２６】
従って、バーナ１を送風機３からの空気のみにて燃焼させている状態で、タービン運転スイッチ５１にてガスタービンＧＴの運転開始が指令されると、必要酸素量Ｓのうちの一部がガスタービンＧＴからのタービン排ガスにより賄われるので、それに見合うように、送風機３の回転速度を減速して空気の供給量を減らすべく、インバータ制御部９を制御することになる。
従って、必要酸素量ＳをガスタービンＧＴからのタービン排ガスのみで賄えるときには、送風機３が停止されることになる。
【００２７】
又、ガスタービンＧＴの運転中のときで、バーナ１を送風機３からの空気及びガスタービンＧＴからのタービン排ガスにて燃焼させているとき、あるいは、バーナ１をガスタービンＧＴからのタービン排ガスのみで燃焼させているときに、タービン運転スイッチ５１にてガスタービンＧＴの停止が指令されて、バーナ１に対するタービン排ガスの供給が停止しても、速やかにバーナ１に対して必要酸素量Ｓの酸素を供給するための空気流量Ｑａが求められて、空気流量計１５の検出値が求めた空気流量Ｑａになるように、送風機３の回転速度を増速して空気流量を増やすべく、インバータ制御部９を制御することになる。従って、バーナ１に対する燃焼用酸素の供給量を速やかに（例えば、数秒以内に）必要酸素量Ｓにすることができるので、バーナ１の燃焼を安定して継続することができる。
【００２８】
〔第２実施形態〕
以下、図２に基づいて、コージェネレーションシステムに用いる燃焼装置に本発明を適用した場合の第２の実施の形態を説明する。
本第２実施形態においては、燃焼装置ＢＳにおいて、上記の第１実施形態におけるインバータ制御部９を省略して、その代わりに、空気供給路５に空気用ダンパ１８を設けて、その空気用ダンパ１８の開度を制御することにより、バーナ１への空気の供給量を調節するように構成してある。
又、第１実施形態における排ガス温度センサ１６及び排ガス流量計１７を省略して、その代わりに、混合気供給路７にそこを通流する気体の温度Ｔｍを検出する混合気温度センサ１９を設けてある。
【００２９】
制御装置Ｃにより、ガスタービンＧＴからタービン排ガスの温度Ｔｅを、吸気温センサ３７にて検出されるガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉ、電力計４２にて検出される発電機４０の出力電力Ｐ、及び、予め設定されたガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉと発電機４０の出力電力ＰとガスタービンＧＴの排ガス温度Ｔｅとの関係に基づいて求めるように構成してある。
又、制御装置Ｃにより、バーナ１に供給されるタービン排ガス流量Ｑｅを、混合気温度センサ１９にて検出される気体の温度Ｔｍ、空気温度センサ１４にて検出される送風機３からの空気の温度Ｔａ、空気流量計１５にて検出される送風機３からの空気の流量Ｑａ、及び、前述のようにして求めたガスタービンＧＴからのタービン排ガスの温度Ｔｅに基づいて求めるように構成してある。
又、制御装置Ｃは、第１実施形態と同様に、吸気温センサ３７にて検出されるガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉ、電力計４２にて検出される発電機４０の出力電力Ｐ、及び、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅとの関係の記憶情報に基づいて、バーナ１に供給されるタービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求める。
【００３０】
制御装置Ｃにより、ガスタービンＧＴのタービン排ガスの温度Ｔｅを求める方法について説明を加える。
ガスタービンＧＴは、上述のように、軸回転数が一定になるように制御されるので、吸気温度Ｔｉ及び出力電力Ｐにより、吸気空気の標準状態での量と燃焼器３４への燃料供給量との相関関係が決まることから、吸気温度Ｔｉ及び出力電力Ｐにより、ガスタービンＧＴから排出されるタービン排ガスの温度Ｔｅが決まることになる。そこで、予め、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの温度Ｔｅとの関係を設定することができるので、そのように設定した吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの温度Ｔｅとの関係をマップデータ等により前記記憶部に予め記憶させておく。
そして、吸気温センサ３７にて検出されるガスタービンＧＴの吸気温度Ｔｉ、電力計４２にて検出される発電機４０の出力電力Ｐ、及び、吸気温度Ｔｉと出力電力Ｐとタービン排ガスの温度Ｔｅとの関係の記憶情報に基づいて、バーナ１に供給されるタービン排ガスの温度Ｔｅを求めることができる。
【００３１】
次に、制御装置Ｃにより、バーナ１に供給されるタービン排ガスの流量Ｑｅを求める方法について説明を加える。
混合気供給路７を通流する気体の温度Ｔｍは、混合器４に流入する空気の温度Ｔａ及び流量Ｑａ、並びに、混合器４に流入する（換言すれば、バーナ１に供給される）タービン排ガスの温度Ｔｅ及び流量Ｑｅに基づいて、下記の数式２により決まる。
【００３２】
【数２】

【００３３】
従って、制御装置Ｃは、混合器４に流入するタービン排ガスの流量Ｑｅを、混合気温度センサ１９にて検出される気体の温度Ｔｍ、空気温度センサ１４にて検出される送風機３からの空気の温度Ｔａ、空気流量計１５にて検出される送風機３からの空気流量Ｑａ、及び、前述のようにして求めたタービン排ガスの温度Ｔｅにより、上記の数式２に基づいて求める。
又、制御装置Ｃは、必要酸素量Ｓに対する不足分を補うための空気流量Ｑａを、上記の数式１により求める。
そして、制御装置Ｃは、空気流量計１５の検出値が求めた空気流量Ｑａになるように、空気用ダンパ１８の開度を制御する。
【００３４】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の各実施形態においては、制御装置Ｃによる空気供給量調節制御、即ち、必要酸素量Ｓに対する不足分を補うための空気流量Ｑａを求めて、空気流量計１５の検出値が求めた空気流量Ｑａになるようする制御を、常に行う場合について例示した。
これに代えて、操作部５０のタービン運転スイッチ５１にてガスタービンＧＴの運転開始又は停止が指令されて、排ガス用第１ダンパ１０及び第２ダンパ１１の開閉制御を行うときのみ、前記空気供給量調節制御を実行するように構成しても良い。
尚、タービン運転スイッチ５１にてガスタービンＧＴの運転開始又は停止が指令されたとき以外の通常運転時は、ガスタービンＧＴの負荷の変化は小さく、バーナ１に対するガスタービンＧＴからの燃焼排ガスの供給量の変化は小さいと考えられる。そこで、通常運転時は、例えば、予めバーナ１の燃焼量に応じて送風機３からの空気の目標流量を設定しておいて、空気流量計１５の検出流量が前記目標流量になるようにインバータ制御部９を制御する、いわゆる、フィードフォワード制御を行うように構成してもよい。
【００３５】
（ロ） タービン排ガスの酸素含有率Ｏｅを求めるための演算情報の具体例は、上記の各実施形態において例示した如きマップデータに限定されるものではなく、例えば、関数でもよい。
【００３６】
（ハ） 上記の各実施形態においては、送風機３からの空気の供給量の調節は、空気流量計１５の検出値が求めた空気流量Ｑａになるように制御する、いわゆるフィードバック制御にて行う場合について例示した。これに代えて、送風機３の回転速度を空気流量Ｑａに応じて予め設定した目標値になるように制御したり、空気用ダンパ１８の開度を空気流量Ｑａに応じて予め設定した目標値になるように制御する、いわゆるフィードフォワード制御にて行うように構成してもよい。
【００３７】
（ニ） 被駆動機の出力情報の具体例としては、種々のものを適用することができる。上記の各実施形態においては、被駆動機として発電機４０を設けた場合において、出力情報として電力を適用する場合について例示したが、これに代えて、例えば、出力電力の要求情報を適用しても良い。
あるいは、被駆動機としてコンプレッサを設けた場合には、コンプレッサにて生成される圧縮気体の圧力や温度を適用することができる。
【００３８】
（ホ） 上記の各実施形態においては、燃焼式の原動機としてガスタービンＧＴを、及び、被駆動機として発電機４０を夫々設けたコージェネレーションシステムに用いる燃焼装置に本発明を適用する場合について例示したが、本発明は、種々の用途において用いる燃焼装置に適用可能である。例えば、燃焼式の原動機として、上記の各実施形態において例示したガスタービンＧＴに代えて、ガスエンジンを設けたコージェネレーションシステム用の燃焼装置に適用することができる。
あるいは、被駆動機としてコンプレッサを設けたシステム用の燃焼装置や、バーナ１にて加熱炉を加熱するように構成したシステム用の燃焼装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかる燃焼装置を用いたコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】第２実施形態にかかる燃焼装置を用いたコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図３】ガスタービンにおける吸気温度と出力電力とタービン排ガスの酸素含有率との関係を示す図
【符号の説明】
１ バーナ
３ 送風手段
４０ 被駆動機
Ｃ 空気供給量調節手段
ＧＴ 原動機

Claims (4)

1. 供給される燃料を燃焼させるバーナに、燃料を燃焼させるための燃焼用酸素として、被駆動機を駆動する燃焼式の原動機からの燃焼排ガスを供給すると共に、燃焼用酸素の不足分を補う空気を送風手段にて供給するように構成された燃焼装置であって、
   前記燃焼用酸素の不足分を求めて、その不足分を補うように前記送風手段からの空気の供給量を調節する空気供給量調節手段が設けられ、
   その空気供給量調節手段は、前記被駆動機の出力情報と、その出力情報から前記原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求めるために予め設定された演算情報と、前記原動機から前記バーナに供給される燃焼排ガスの供給量情報とに基づいて、前記燃焼排ガスによって前記バーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、前記バーナの燃焼量に対応する必要酸素量に対する不足分を求めるように構成されている燃焼装置。
2. 前記原動機からの燃焼排ガスの酸素含有率を求めるための演算情報が、前記被駆動機の出力情報と前記原動機において燃料の燃焼のために吸気される空気の吸気温度情報とに基づいて、前記燃焼排ガスの酸素含有率を求めるように定められている請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記空気供給量調節手段が、前記原動機からの燃焼排ガスの流量とその燃焼排ガスの温度に基づいて、前記燃焼排ガスの供給量情報を求めるように構成されている請求項１又は２記載の燃焼装置。
4. 前記空気供給量調節手段が、前記送風機からの空気の流量とその空気の温度とに基づいて、その空気によって前記バーナに供給される燃焼用酸素の量を求めて、前記必要酸素量に対する不足分を補うように、前記送風手段からの空気供給量を調節するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼装置。

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