JP3926075B2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気と燃料とを予混合して燃焼させるガスタービン燃焼器に係わり、特に、ＮＯｘ発生量の低減を図ったガスタービン燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の火力発電プラントに適用するガスタービン燃焼器は、ＮＯｘ濃度の環境汚染規制値を達成するため、希薄予混合燃焼を採用しているものが主流を占めるようになっている。希薄予混合燃焼では、燃料と空気とを予め燃料希薄状態で混合して燃焼させることから排出されるＮＯｘ量が少ないが、安定でＮＯｘの低い燃焼をする混合範囲が狭いことから、単独では着火から定格負荷まで対応することができなかった。このため、燃料制御系統数を複数化させた多段燃焼方式が採用されている。
【０００３】
多段燃焼方式には、例えば、２段式を採用しているガスタービンがある。図５に、２つの燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を概略的に示す。
【０００４】
図５に示すように、円筒形状の燃焼器ライナ１の上流側に燃料系統が設けられ、この燃料系統は、燃焼器ライナ１に拡散燃料ａを導入する拡散燃料系統２と、燃焼器ライナ１に予混合燃料ｂを導入する予混合燃料系統３とを備える。
【０００５】
拡散燃料系統２には、図示しない燃料供給源から拡散燃料ａを供給する拡散燃料配管４を備え、この拡散燃料配管４は燃焼器ライナ１の上流側中央に設けられた拡散燃焼用パイロットノズル５に接続される。そして、このパイロットノズル５を介して拡散燃料ａが燃焼器ライナ１内に導入される。
【０００６】
一方、予混合燃料系統３には、図示しない燃料供給源から燃料を導入する予混合燃料配管６を有する。そして、燃焼器ライナ１の外周側には、空気と燃料とを予め混合する予混合ダクト７が設けられ、この予混合ダクト７の上流側中央に設けられた予混合燃焼用メインノズル８に予混合燃料配管６が接続される。そして、このノズル８を介して、予混合燃料ｂが燃焼器ライナ１に供給される。
【０００７】
このような構成を有するガスタービン燃焼器の燃料系統では、着火時または夜間などの電力供給量が少ない負荷の小さい範囲では拡散燃焼用パイロットノズル５を介して拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。また、ガスタービンの負荷が増大したときに、拡散燃焼用パイロットノズル５の絞りを調節して拡散燃料ａの導入量を減らし、予混合燃焼用メインノズル８から予混合燃料ｂを供給する。
【０００８】
このような２段式を採用することで、予混合燃料ｂは、拡散火炎の火種により安定して希薄予混合燃焼するためＮＯｘの発生を抑制することができる。
【０００９】
また、さらにＮＯｘ発生量を低減するため、拡散燃焼に供給する燃料の割合を小さくすることが有効である。しかし、火種が小さいと予混合火炎が薄いときに燃焼性が悪くなる。そこで燃焼性を良くするために、予混合燃料系統３を２系統に分割した。このガスタービン燃焼器の制御系統を多段燃焼方式の他の例として、図６に示す。なお、図６は図５とほぼ同様であるために、同一箇所には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００１０】
図６に示すように、予混合燃料系統３は、燃料器ライナ１の外周面から予混合燃料ｂを導入する第１の予混合燃料系統９と、燃焼器ライナ１の上流側であって、拡散燃料導入部近傍部から予混合燃料ｂを導入する第２の予混合燃料系統１０とを有する。なお、第１の予混合燃料系統９は、図５に示す予混合燃料系統３と同一である。
【００１１】
第２の予混合燃料系統１０では、燃焼器ライナ１上流側の拡散燃焼用パイロットノズル５の外周側に、小型の予混合ダクト１１を設置する。この小型の予混合ダクト１１の上流側には予混合燃焼用パイロットノズル１２が設けられ、この予混合燃焼用パイロットノズル１２は図示しない燃料供給源から燃料を供給する予混合燃料配管１３に接続される。そして、この第２の予混合燃料系統１０からも燃料器ライナ１内に予混合燃料ｂが供給される。
【００１２】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、ガスタービン運転時での負荷の小さい範囲では、第１の予混合燃料系統９から燃料を供給せず、拡散燃焼用パイロットノズル５からの拡散火炎で第２の予混合燃料系統１０の予混合燃焼用パイロットノズル１２により予混合燃料ｂを導入して燃焼させる。
【００１３】
一方、負荷が大きい範囲では拡散燃料系統２から拡散燃料ａを導入し、また第２の予混合燃料系統１０から予混合燃料ｂを導入する。そしてこれらの火炎により、第１の予混合燃料系統９から導入される予混合燃料ｂを安定して燃焼させる。
【００１４】
このように、ガスタービン運転時に負荷の変動に応じて第１および第２の予混合燃料系統９，１０からの燃料供給量を変えることでＮＯｘ発生をより一層低減することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような予混合燃焼は、ＮＯｘ発生を抑制するには効果的であるが予混合気内に火炎が伝播しやすく、燃焼器ライナ１内の火炎が予混合ダクト７，１１の中に侵入し、一旦侵入するとダクト７，１１の壁を焼損するという問題を有していた。
【００１６】
このように燃焼器ライナ１内の火炎のダクト７，１１内への侵入を防止するため、予混合燃料ｂガスの噴出速度を火炎の伝播する速度より充分高くするなどの工夫がなされている。しかしながら、このような工夫を施したにもかかわらず、ダクト７，１１内に火炎が侵入するという不具合が観察されることがしばしばあった。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ発生量の低減を図るとともに、予混合ダクト内への火炎侵入を防止し、製品寿命を向上させたガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した目的を達成するために、燃焼器内の火炎がダクト内に侵入する機構について詳細に調査した。
【００１９】
通常、多段予混合燃焼している状態から拡散燃料ａと予混合燃料ｂとの割合を拡散燃料ａが減る方向にシフトしていくと、拡散燃料ａがある割合より小さくなると火炎が不安定となり、予混合燃料ａは失火と再着火とを繰り返す。その時の燃焼器ライナ１内の圧力変化は、失火時に急激な体積縮小で圧力が低下し、逆に再着火時には爆発的燃焼で圧力が上昇する。この再着火時の圧力上昇が大きいとき、瞬時に燃焼器ライナ１内の高温ガスが予混合ダクト７，１１内に逆流して予混合燃料ｂに着火して予混合ダクト７，１１内燃焼を引き起こす事が本発明者らの研究により明らかとなった。本願発明はこのような知見に基づいて完成されたものである。
【００２１】
請求項１記載の発明は、一つの燃焼器に対して少なくとも３系統以上の燃料系統を有し、かつ運転時に各系統からの燃料供給量を可変としたガスタービン燃焼器において、燃料流量が最大の系統に燃料が供給されるときには、最小の燃料流量の下限を、その最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量の関数とすることを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料は、拡散燃料または予混合燃料であることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気温度との関数とすることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と圧縮機吐出温度との関数とすることを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気湿度との関数とすることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量を実測して制御することを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量の実測にかえて各燃料系統に設けた流量調整弁の弁開度信号により制御することを特徴とする。
【００３１】
燃料系統が２系統以上ある多段予混合燃焼の場合には、燃料流量が最大の系統に燃料が供給されるときに、最小の燃料流量の下限を設けると良い。例えば、燃料として拡散燃料および予混合燃料を用いた場合に、すなわち従来例の図５に示す燃料系統２，３を備える場合に、燃焼器ライナ１内の高温ガスが予混合ダクト７，１１内に逆流して予混合燃料に着火するのを防止するために、予混合燃料ｂの失火再着火を防ぐことが必要である。具体的には、図５に示す予混合燃料ｂが失火再着火を引き起こすことがないよう、拡散燃料ａを下限流量以上導入して運転することで、予混合燃料ａの失火再着火を回避できる。
【００３２】
なお、予混合燃料ｂの失火および再着火を繰り返す限界の流量は、燃焼用空気の温度および湿度により変化することが実験的に明らかとなっている。ガスタービンでは、燃焼用空気の温度は圧縮機吐出温度であるため、圧縮機吐出温度により拡散燃料ａの流量下限を変化させることでＮＯｘ発生量の低減を図るとともに、予混合ダクト７，１１内への火炎の侵入を防止できる。また、圧縮機吐出温度は大気温度の関数であるため、制御のための数値として大気温度を用いてもよい。さらに、燃焼用空気の湿度は大気湿度と同じであるので大気湿度により拡散燃料の流量下限を変化させてＮＯｘ発生量を低減し、ダクト内への火炎の侵入を防止できる。
【００３３】
次に、燃料系統が３系統以上あるガスタービン燃焼器について説明する。このような多段予混合燃焼の場合に、通常の予混合燃焼状態から３つの燃料系統の割合を可変し、失火再着火の不安定燃焼が生ずる配分を調査した。なお、最大流量を供給する予混合燃料系統を第１系統とし、最小の燃料流量である燃料系統を第２系統、最小の燃料流量に次いで少ない燃料系統を第３系統とした。そして、第２の燃料流量を横軸とし、また第３の燃料流量を縦軸として両者の関係を図７のグラフ上に示した。なお、第２の燃料流量を横軸とし、第３の燃料流量を縦軸とした。
【００３４】
図７に示すように、失火再着火限界線１３が１本のカーブとして得られ、この失火再着火限界線１３が不安定燃焼範囲と安定燃焼範囲とに区切られていることが実験的に明らかとなっている。この実験的事実から、失火再着火による圧力の急激な変動で予混合ダクト内へ火炎が侵入するのを回避するためには、第２燃料流量および第３燃料流量を調節して、不安定燃焼領域に入れないことが必要である。
【００３５】
また、失火および再着火を繰り返す第２系統および第３系統の燃料流量領域限界線１３は、燃焼用空気の温度と湿度により変化するのが実験的に明らかとなっている。ガスタービンでは、燃焼用空気の温度は圧縮機吐出温度である。このため、圧縮機吐出温度により拡散燃料の流量下限を変化させることでＮＯｘ発生量の低減を図るとともにダクト内への火炎の侵入を防止できる。また、圧縮機吐出温度は大気温度の関数であることから、制御のための数値として大気温度を用いてもよい。さらに、燃焼用空気の湿度は大気湿度と同じであるので大気湿度により拡散燃料の流量下限を変化させて、ＮＯｘ発生量の低減を図るとともに予混合ダクト内への火炎の侵入を防止できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。
【００３７】
［基本形態（図１、図２）］
本形態においては、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器について図１および図２を用いて説明する。
【００３８】
図１は、２系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、円筒形状の燃焼器ライナ２０の上流側に燃料系統を備え、この燃料系統は、燃焼器ライナ２０に拡散燃料ａを導入する拡散燃料系統２１と、燃焼器ライナ２０に予混合燃料ｂを導入する予混合燃料系統２２とを有する。
【００４０】
拡散燃料系統２１には、図示しない燃料供給源から燃焼器ライナ２０内に拡散燃料ａを供給する拡散燃料配管２３を設け、この拡散燃料配管２３に拡散燃料ａを導入する流量を調節する拡散燃料流量調節弁２４を備える。また、拡散燃料配管２３の下流側先端部は燃焼器ライナ２０の上流側中央に設けられた拡散燃焼用パイロットノズル２５に接続され、このパイロットノズル２５を介して拡散燃料ａが燃焼器ライナ２０内に導入される。
【００４１】
一方、予混合燃料系統２２には、図示しない燃料供給源から燃料を供給する予混合燃料配管２６を設け、この予混合燃料配管２６に予混合燃料ｂを導入する流量を調節する予混合燃料流量調節弁２７を備える。この予混合燃料配管２６の下流側は、燃焼器ライナ２０の外周側に配置された予混合ダクト２８に接続されており、この予混合ダクト２８の上流側中央に設けられた予混合燃焼用メインノズル２９を介して予混合燃料ｂが燃焼器ライナ２０内に供給される。
【００４２】
そして、各燃料系統２１，２２には燃料ａ，ｂの導入量を制御する手段が設けられている。制御手段として、拡散燃料系統２１の流量調節弁２４には、この流量調節弁２４の開度を検知および調節して拡散燃料ａの流量を調整する拡散燃料開度設定器３０を接続する。この拡散燃料開度設定器３０には、拡散燃料ａを導入する下限値の量を発信する最小開度信号発信器３１を接続する。
【００４３】
一方、予混合燃料系統２２の流量調節弁２７にも同様に、流量調節弁２７の開度を検知および調節して予混合燃料ｂの流量を可変する予混合燃料開度設定器３２を接続する。この予混合燃料開度設定器３２は拡散燃料開度設定器３０に接続されており、予混合燃料ｂの流量変動に応じて拡散燃料ａの流量を可変できる。
【００４４】
図２は、図１に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、センサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知し、この検知されたセンサ信号から得られる下限開度を関数演算器３４で演算し、最小開度信号発信器３１に信号を発信するようになっている。
【００４６】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、着火時には拡散燃焼用パイロットノズル２５から拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。そして、ガスタービンの負荷が増大したときには、拡散燃焼用パイロットノズル２５から供給される拡散燃料ａの導入量を低減し、予混合燃焼用メインノズル２９から予混合燃料ｂを導入する。この予混合燃料ｂの導入により、拡散燃料開度設定器３０が予混合燃料開度設定器３２から予混合燃料開度が０でない信号を受ける。この信号を受けたとき、最小開度信号発信器３１からの信号に基づき、拡散燃料ｂの燃料流量が下限値を下回らないように制御されるようになっている。
【００４７】
なお、ガスタービン運転時、特に、夜間などの電力供給量が少ない負荷の小さい範囲では、予混合燃料開度設定器３２からの信号により予混合燃料ｂの供給を減らし、着火時と同様に拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。
【００４８】
本実施形態によれば、ガスタービンの負荷に応じて開度設定器３１，３２の信号により流量調節弁２４，２７の開閉して燃料導入量を変えることで、予混合燃料ｂは、拡散火炎の火種により安定して希薄予混合燃焼するため、ＮＯｘ発生を抑制できる。
【００４９】
また、図２に示す大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知するセンサ３３を設置し、この信号から得られる関数に基づいて燃焼器ライナ２０への燃料導入量を可変することで、燃焼条件に最適な下限値が常に与えられ、予混合ダクト２８内への火炎の侵入を防止しガスタービン燃焼器の寿命向上を図れる。
【００５０】
なお、本形態では、燃料流量信号は拾わず開度発信器３０，３１，３２からの信号により流量が制御されている。この開度発信器３０，３１，３２に替えて、他の実施形態として、各燃料系統２１，２２に流量計を設けて燃料流量を実測し、この実測数値を各燃料系統２１，２２にフィードバックすることで燃料流量を制御しても良い。さらに、開度発信器３０，３１，３２からの信号と流量計からの実測数値とにより制御しても良く、各燃料系統２１，２２に設けられた設定機器の設定精度をさらに向上できる。
【００５１】
また、本形態では、２系統の燃料系統を有するがスタービン燃焼器を示したが、燃料系統は２系統に限定されるものではなく、２系統以上の燃料系統を有するガスタービン燃焼器にも適用することができる。
【００５２】
［実施形態（図３、図４）］
本実施形態においては、３系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器について図３および図４を用いて説明する。なお、図３は、図１の予混合燃料系統２２を分割したものであり、図１とほぼ同様の構成を有するため同一箇所には同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５３】
図３は、３系統の燃料系統を備え、燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００５４】
図３に示すように、予混合燃料系統２２は、燃料器ライナ２０の外周面から予混合燃料ｂを導入する第１の予混合燃料系統３５と、燃焼器ライナ２０の上流側であって、拡散燃料導入部近傍部から予混合燃料ｂを導入する第２の予混合燃料系統３６とを有する。
【００５５】
第１の予混合燃料系統３５は、図１に示す予混合燃料系統２２と同一である。
【００５６】
第２の予混合燃料系統３６は、図示しない燃料供給源から燃焼器ライナ２０内に予混合燃料ｂを供給する予混合燃料配管３７を設け、この予混合燃料配管３７に予混合燃料ｂの流量を調節する予混合燃料流量調節弁３８を備える。この予混合燃料配管３８の下流側は、燃焼器ライナ２０の外周側に配置された小型の予混合ダクト３９に接続されており、この予混合ダクト３９の上流側中央に設置された予混合燃焼用パイロットノズル４０を介して予混合燃料ｂが燃焼器ライナ２０に導入される。
【００５７】
そして、各燃料系統２１，３５，３６には燃料ａ，ｂの導入量を制御する手段が設けられている。
【００５８】
制御手段として、図１に示す燃料系統と同様に、拡散燃料系統２１には、拡散燃料開度設定器３０と、この拡散燃料開度設定器３０に接続された最小開度信号発信器３１とを備える。また第１の予混合燃料系統３５には、予混合燃料開度設定器３２を備える。
【００５９】
一方、第２の予混合燃料系統３６の流量調節弁３８には、この流量調節弁３８の開度を検知および調節して予混合燃料ｂの流量を調節する予混合燃料開度設定器４１を接続する。この予混合燃料開度設定器４１には、拡散燃料系統２１の最小開度信号発信器３１を接続し、また、第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料開度設定器３２を接続し、予混合燃料ｂの流量変動に応じて拡散燃料ａの流量を可変できる。
【００６０】
図４は、図３に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続した燃料系統を有するガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００６１】
図４に示すように、センサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知し、この検知されたセンサ信号から得られる下限開度を関数演算器３４で演算し、最小開度信号発信器３１に信号を発信するようになっている。
【００６２】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、着火時および夜間などの電力供給量の比較的少ない負荷の小さい範囲では、予混合燃焼用メインノズル２９から予混合燃料ｂを供給せずに、拡散燃焼用パイロットノズル２５からの拡散火炎で、第２の予混合燃料系統３６の予混合燃料ｂを燃焼させる。そして、負荷が大きい範囲では拡散燃焼用パイロットノズル２５と第２の予混合燃料系統３６の予混合ダクト３９からの火炎で第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料ｂを安定して燃焼させることで低ＮＯｘ化を達成している。このような負荷が大きい範囲においては、第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料開度設定器３２から予混合燃料開度が０でない信号を受け、予混合燃料開度設定器４１は最小開度信号発信器３１からの信号に従い、拡散燃料ａの流量が下限値を下回らないように制御している。なお、最小開度信号発信器３１は、拡散燃料開度設定器３０の信号を受けて内蔵する関数に従って第２の予混合燃料系統３６における予混合燃料ｂの下限値を発信する。
【００６３】
また、図４に示すセンサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知する。このセンサ３３で検知した信号から求められる下限開度を関数演算器３４で演算して最小開度信号発信器３１に信号を発信する。
【００６４】
本実施形態によれば、図４に示す大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知するセンサ３３を設置し、この信号から得られる関数により燃焼器ライナ２０への燃料導入量を可変させる。すなわち、ガスタービンの負荷に応じて開度設定器３１，３２，４１の信号により流量調節弁２４，２７，３８を開閉し、燃料流量が最大である第１の予混合燃料系統３５に予混合燃料ｂが供給されるときに、最小の燃料流量である第２の予混合燃料系統３６の予混合燃料ｂの流量下限を拡散燃料系統２１の拡散燃料ａの燃料流量の関数とすることで、燃焼条件に最適な燃料流量の下限値が常に与えられるため、予混合ダクト２８内への火炎の侵入を防止でき、これによりガスタービン燃焼器の寿命向上が図れる。
【００６５】
また、本実施形態においては開度発信器３０，３２，４１からの信号により流量が制御されており燃料流量信号は拾わないが、他の実施形態として、各燃料系統２１，３５，３６に燃料流量を計測する流量計を設け、この流量計で実測された数値を各燃料系統２１，３５，３６にフィードバックすることで燃料流量を制御しても良い。さらに、開度発信器３０，３２，４１からの信号と流量計からの実測数値とにより、各燃料系統２１，３５，３６に設けられた設定機器の設定精度をさらに向上することもできる。
【００６６】
なお、本実施形態では、３系統の燃料系統を有するガスタービン燃焼器を示したが、燃料系統は３系統に限定されるものではなく３系統以上の燃料系統を有するガスタービン燃焼器にも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガスタービンの負荷に応じて燃料導入量を変化させることでＮＯｘ発生の低減を図るとともに、火種となる側の燃料系統の流量下限を設け、予混合燃料の失火再着火による急激な圧力変動に起因する予混合ダクト内への火炎の侵入を防止し予混合ダクトの焼損を回避できるため、ガスタービン燃焼器の製品寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図２】 図１に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図３】 本発明の実施形態における、３系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図４】 図３に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図５】 従来における、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図６】 従来における、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図７】 本発明における、３系統以上の燃料系統がある場合の火炎が不安定となる限界を示すグラフ。
【符号の説明】
２０ 燃焼器ライナ
２１ 拡散燃料系統
２２ 予混合燃料系統
２３ 拡散燃料配管
２４ 拡散燃料流量調節弁
２５ 拡散燃焼用パイロットノズル
２６ 予混合燃料配管
２７ 予混合燃料流量調節弁
２８ 予混合ダクト
２９ 予混合燃焼用メインノズル
３０ 拡散燃料開度設定器
３１ 最小開度信号発信器
３２ 予混合燃料開度設定器
３３ センサ
３４ 関数演算器
３５ 第１の予混合燃料系統
３６ 第２の予混合燃料系統
３７ 予混合燃料配管
３８ 予混合燃料流量調節弁
３９ 予混合ダクト
４０ 予混合燃焼用パイロットノズル
４１ 予混合燃料開度設定器
ａ 拡散燃料
ｂ 予混合燃料
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気と燃料とを予混合して燃焼させるガスタービン燃焼器に係わり、特に、ＮＯｘ発生量の低減を図ったガスタービン燃焼器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の火力発電プラントに適用するガスタービン燃焼器は、ＮＯｘ濃度の環境汚染規制値を達成するため、希薄予混合燃焼を採用しているものが主流を占めるようになっている。希薄予混合燃焼では、燃料と空気とを予め燃料希薄状態で混合して燃焼させることから排出されるＮＯｘ量が少ないが、安定でＮＯｘの低い燃焼をする混合範囲が狭いことから、単独では着火から定格負荷まで対応することができなかった。このため、燃料制御系統数を複数化させた多段燃焼方式が採用されている。
【０００３】
多段燃焼方式には、例えば、２段式を採用しているガスタービンがある。図５に、２つの燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を概略的に示す。
【０００４】
図５に示すように、円筒形状の燃焼器ライナ１の上流側に燃料系統が設けられ、この燃料系統は、燃焼器ライナ１に拡散燃料ａを導入する拡散燃料系統２と、燃焼器ライナ１に予混合燃料ｂを導入する予混合燃料系統３とを備える。
【０００５】
拡散燃料系統２には、図示しない燃料供給源から拡散燃料ａを供給する拡散燃料配管４を備え、この拡散燃料配管４は燃焼器ライナ１の上流側中央に設けられた拡散燃焼用パイロットノズル５に接続される。そして、このパイロットノズル５を介して拡散燃料ａが燃焼器ライナ１内に導入される。
【０００６】
一方、予混合燃料系統３には、図示しない燃料供給源から燃料を導入する予混合燃料配管６を有する。そして、燃焼器ライナ１の外周側には、空気と燃料とを予め混合する予混合ダクト７が設けられ、この予混合ダクト７の上流側中央に設けられた予混合燃焼用メインノズル８に予混合燃料配管６が接続される。そして、このノズル８を介して、予混合燃料ｂが燃焼器ライナ１に供給される。
【０００７】
このような構成を有するガスタービン燃焼器の燃料系統では、着火時または夜間などの電力供給量が少ない負荷の小さい範囲では拡散燃焼用パイロットノズル５を介して拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。また、ガスタービンの負荷が増大したときに、拡散燃焼用パイロットノズル５の絞りを調節して拡散燃料ａの導入量を減らし、予混合燃焼用メインノズル８から予混合燃料ｂを供給する。
【０００８】
このような２段式を採用することで、予混合燃料ｂは、拡散火炎の火種により安定して希薄予混合燃焼するためＮＯｘの発生を抑制することができる。
【０００９】
また、さらにＮＯｘ発生量を低減するため、拡散燃焼に供給する燃料の割合を小さくすることが有効である。しかし、火種が小さいと予混合火炎が薄いときに燃焼性が悪くなる。そこで燃焼性を良くするために、予混合燃料系統３を２系統に分割した。このガスタービン燃焼器の制御系統を多段燃焼方式の他の例として、図６に示す。なお、図６は図５とほぼ同様であるために、同一箇所には同一の符号を用いて説明を省略する。
【００１０】
図６に示すように、予混合燃料系統３は、燃料器ライナ１の外周面から予混合燃料ｂを導入する第１の予混合燃料系統９と、燃焼器ライナ１の上流側であって、拡散燃料導入部近傍部から予混合燃料ｂを導入する第２の予混合燃料系統１０とを有する。なお、第１の予混合燃料系統９は、図５に示す予混合燃料系統３と同一である。
【００１１】
第２の予混合燃料系統１０では、燃焼器ライナ１上流側の拡散燃焼用パイロットノズル５の外周側に、小型の予混合ダクト１１を設置する。この小型の予混合ダクト１１の上流側には予混合燃焼用パイロットノズル１２が設けられ、この予混合燃焼用パイロットノズル１２は図示しない燃料供給源から燃料を供給する予混合燃料配管１３に接続される。そして、この第２の予混合燃料系統１０からも燃料器ライナ１内に予混合燃料ｂが供給される。
【００１２】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、ガスタービン運転時での負荷の小さい範囲では、第１の予混合燃料系統９から燃料を供給せず、拡散燃焼用パイロットノズル５からの拡散火炎で第２の予混合燃料系統１０の予混合燃焼用パイロットノズル１２により予混合燃料ｂを導入して燃焼させる。
【００１３】
一方、負荷が大きい範囲では拡散燃料系統２から拡散燃料ａを導入し、また第２の予混合燃料系統１０から予混合燃料ｂを導入する。そしてこれらの火炎により、第１の予混合燃料系統９から導入される予混合燃料ｂを安定して燃焼させる。
【００１４】
このように、ガスタービン運転時に負荷の変動に応じて第１および第２の予混合燃料系統９，１０からの燃料供給量を変えることでＮＯｘ発生をより一層低減することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような予混合燃焼は、ＮＯｘ発生を抑制するには効果的であるが予混合気内に火炎が伝播しやすく、燃焼器ライナ１内の火炎が予混合ダクト７，１１の中に侵入し、一旦侵入するとダクト７，１１の壁を焼損するという問題を有していた。
【００１６】
このように燃焼器ライナ１内の火炎のダクト７，１１内への侵入を防止するため、予混合燃料ｂガスの噴出速度を火炎の伝播する速度より充分高くするなどの工夫がなされている。しかしながら、このような工夫を施したにもかかわらず、ダクト７，１１内に火炎が侵入するという不具合が観察されることがしばしばあった。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ＮＯｘ発生量の低減を図るとともに、予混合ダクト内への火炎侵入を防止し、製品寿命を向上させたガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述した目的を達成するために、燃焼器内の火炎がダクト内に侵入する機構について詳細に調査した。
【００１９】
通常、多段予混合燃焼している状態から拡散燃料ａと予混合燃料ｂとの割合を拡散燃料ａが減る方向にシフトしていくと、拡散燃料ａがある割合より小さくなると火炎が不安定となり、予混合燃料ａは失火と再着火とを繰り返す。その時の燃焼器ライナ１内の圧力変化は、失火時に急激な体積縮小で圧力が低下し、逆に再着火時には爆発的燃焼で圧力が上昇する。この再着火時の圧力上昇が大きいとき、瞬時に燃焼器ライナ１内の高温ガスが予混合ダクト７，１１内に逆流して予混合燃料ｂに着火して予混合ダクト７，１１内燃焼を引き起こす事が本発明者らの研究により明らかとなった。本願発明はこのような知見に基づいて完成されたものである。
【００２１】
請求項１記載の発明は、一つの燃焼器に対して少なくとも３系統以上の燃料系統を有し、かつ運転時に各系統からの燃料供給量を可変としたガスタービン燃焼器において、燃料流量が最大の系統に燃料が供給されるときには、最小の燃料流量の下限を、その最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量の関数とすることを特徴とする。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料は、拡散燃料または予混合燃料であることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気温度との関数とすることを特徴とする。
【００２７】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と圧縮機吐出温度との関数とすることを特徴とする。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気湿度との関数とすることを特徴とする。
【００２９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量を実測して制御することを特徴とする。
【００３０】
請求項７記載の発明は、請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量の実測にかえて各燃料系統に設けた流量調整弁の弁開度信号により制御することを特徴とする。
【００３１】
燃料系統が２系統以上ある多段予混合燃焼の場合には、燃料流量が最大の系統に燃料が供給されるときに、最小の燃料流量の下限を設けると良い。例えば、燃料として拡散燃料および予混合燃料を用いた場合に、すなわち従来例の図５に示す燃料系統２，３を備える場合に、燃焼器ライナ１内の高温ガスが予混合ダクト７，１１内に逆流して予混合燃料に着火するのを防止するために、予混合燃料ｂの失火再着火を防ぐことが必要である。具体的には、図５に示す予混合燃料ｂが失火再着火を引き起こすことがないよう、拡散燃料ａを下限流量以上導入して運転することで、予混合燃料ａの失火再着火を回避できる。
【００３２】
なお、予混合燃料ｂの失火および再着火を繰り返す限界の流量は、燃焼用空気の温度および湿度により変化することが実験的に明らかとなっている。ガスタービンでは、燃焼用空気の温度は圧縮機吐出温度であるため、圧縮機吐出温度により拡散燃料ａの流量下限を変化させることでＮＯｘ発生量の低減を図るとともに、予混合ダクト７，１１内への火炎の侵入を防止できる。また、圧縮機吐出温度は大気温度の関数であるため、制御のための数値として大気温度を用いてもよい。さらに、燃焼用空気の湿度は大気湿度と同じであるので大気湿度により拡散燃料の流量下限を変化させてＮＯｘ発生量を低減し、ダクト内への火炎の侵入を防止できる。
【００３３】
次に、燃料系統が３系統以上あるガスタービン燃焼器について説明する。このような多段予混合燃焼の場合に、通常の予混合燃焼状態から３つの燃料系統の割合を可変し、失火再着火の不安定燃焼が生ずる配分を調査した。なお、最大流量を供給する予混合燃料系統を第１系統とし、最小の燃料流量である燃料系統を第２系統、最小の燃料流量に次いで少ない燃料系統を第３系統とした。そして、第２の燃料流量を横軸とし、また第３の燃料流量を縦軸として両者の関係を図７のグラフ上に示した。なお、第２の燃料流量を横軸とし、第３の燃料流量を縦軸とした。
【００３４】
図７に示すように、失火再着火限界線１３が１本のカーブとして得られ、この失火再着火限界線１３が不安定燃焼範囲と安定燃焼範囲とに区切られていることが実験的に明らかとなっている。この実験的事実から、失火再着火による圧力の急激な変動で予混合ダクト内へ火炎が侵入するのを回避するためには、第２燃料流量および第３燃料流量を調節して、不安定燃焼領域に入れないことが必要である。
【００３５】
また、失火および再着火を繰り返す第２系統および第３系統の燃料流量領域限界線１３は、燃焼用空気の温度と湿度により変化するのが実験的に明らかとなっている。ガスタービンでは、燃焼用空気の温度は圧縮機吐出温度である。このため、圧縮機吐出温度により拡散燃料の流量下限を変化させることでＮＯｘ発生量の低減を図るとともにダクト内への火炎の侵入を防止できる。また、圧縮機吐出温度は大気温度の関数であることから、制御のための数値として大気温度を用いてもよい。さらに、燃焼用空気の湿度は大気湿度と同じであるので大気湿度により拡散燃料の流量下限を変化させて、ＮＯｘ発生量の低減を図るとともに予混合ダクト内への火炎の侵入を防止できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１ないし図４を参照して説明する。
【００３７】
［基本形態（図１、図２）］
本形態においては、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器について図１および図２を用いて説明する。
【００３８】
図１は、２系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００３９】
図１に示すように、円筒形状の燃焼器ライナ２０の上流側に燃料系統を備え、この燃料系統は、燃焼器ライナ２０に拡散燃料ａを導入する拡散燃料系統２１と、燃焼器ライナ２０に予混合燃料ｂを導入する予混合燃料系統２２とを有する。
【００４０】
拡散燃料系統２１には、図示しない燃料供給源から燃焼器ライナ２０内に拡散燃料ａを供給する拡散燃料配管２３を設け、この拡散燃料配管２３に拡散燃料ａを導入する流量を調節する拡散燃料流量調節弁２４を備える。また、拡散燃料配管２３の下流側先端部は燃焼器ライナ２０の上流側中央に設けられた拡散燃焼用パイロットノズル２５に接続され、このパイロットノズル２５を介して拡散燃料ａが燃焼器ライナ２０内に導入される。
【００４１】
一方、予混合燃料系統２２には、図示しない燃料供給源から燃料を供給する予混合燃料配管２６を設け、この予混合燃料配管２６に予混合燃料ｂを導入する流量を調節する予混合燃料流量調節弁２７を備える。この予混合燃料配管２６の下流側は、燃焼器ライナ２０の外周側に配置された予混合ダクト２８に接続されており、この予混合ダクト２８の上流側中央に設けられた予混合燃焼用メインノズル２９を介して予混合燃料ｂが燃焼器ライナ２０内に供給される。
【００４２】
そして、各燃料系統２１，２２には燃料ａ，ｂの導入量を制御する手段が設けられている。制御手段として、拡散燃料系統２１の流量調節弁２４には、この流量調節弁２４の開度を検知および調節して拡散燃料ａの流量を調整する拡散燃料開度設定器３０を接続する。この拡散燃料開度設定器３０には、拡散燃料ａを導入する下限値の量を発信する最小開度信号発信器３１を接続する。
【００４３】
一方、予混合燃料系統２２の流量調節弁２７にも同様に、流量調節弁２７の開度を検知および調節して予混合燃料ｂの流量を可変する予混合燃料開度設定器３２を接続する。この予混合燃料開度設定器３２は拡散燃料開度設定器３０に接続されており、予混合燃料ｂの流量変動に応じて拡散燃料ａの流量を可変できる。
【００４４】
図２は、図１に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００４５】
図２に示すように、センサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知し、この検知されたセンサ信号から得られる下限開度を関数演算器３４で演算し、最小開度信号発信器３１に信号を発信するようになっている。
【００４６】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、着火時には拡散燃焼用パイロットノズル２５から拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。そして、ガスタービンの負荷が増大したときには、拡散燃焼用パイロットノズル２５から供給される拡散燃料ａの導入量を低減し、予混合燃焼用メインノズル２９から予混合燃料ｂを導入する。この予混合燃料ｂの導入により、拡散燃料開度設定器３０が予混合燃料開度設定器３２から予混合燃料開度が０でない信号を受ける。この信号を受けたとき、最小開度信号発信器３１からの信号に基づき、拡散燃料ｂの燃料流量が下限値を下回らないように制御されるようになっている。
【００４７】
なお、ガスタービン運転時、特に、夜間などの電力供給量が少ない負荷の小さい範囲では、予混合燃料開度設定器３２からの信号により予混合燃料ｂの供給を減らし、着火時と同様に拡散燃料ａを導入して火炎を確保する。
【００４８】
本実施形態によれば、ガスタービンの負荷に応じて開度設定器３１，３２の信号により流量調節弁２４，２７の開閉して燃料導入量を変えることで、予混合燃料ｂは、拡散火炎の火種により安定して希薄予混合燃焼するため、ＮＯｘ発生を抑制できる。
【００４９】
また、図２に示す大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知するセンサ３３を設置し、この信号から得られる関数に基づいて燃焼器ライナ２０への燃料導入量を可変することで、燃焼条件に最適な下限値が常に与えられ、予混合ダクト２８内への火炎の侵入を防止しガスタービン燃焼器の寿命向上を図れる。
【００５０】
なお、本形態では、燃料流量信号は拾わず開度発信器３０，３１，３２からの信号により流量が制御されている。この開度発信器３０，３１，３２に替えて、他の実施形態として、各燃料系統２１，２２に流量計を設けて燃料流量を実測し、この実測数値を各燃料系統２１，２２にフィードバックすることで燃料流量を制御しても良い。さらに、開度発信器３０，３１，３２からの信号と流量計からの実測数値とにより制御しても良く、各燃料系統２１，２２に設けられた設定機器の設定精度をさらに向上できる。
【００５１】
また、本形態では、２系統の燃料系統を有するがスタービン燃焼器を示したが、燃料系統は２系統に限定されるものではなく、２系統以上の燃料系統を有するガスタービン燃焼器にも適用することができる。
【００５２】
［実施形態（図３、図４）］
本実施形態においては、３系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器について図３および図４を用いて説明する。なお、図３は、図１の予混合燃料系統２２を分割したものであり、図１とほぼ同様の構成を有するため同一箇所には同一の符号を用いてその説明を省略する。
【００５３】
図３は、３系統の燃料系統を備え、燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００５４】
図３に示すように、予混合燃料系統２２は、燃料器ライナ２０の外周面から予混合燃料ｂを導入する第１の予混合燃料系統３５と、燃焼器ライナ２０の上流側であって、拡散燃料導入部近傍部から予混合燃料ｂを導入する第２の予混合燃料系統３６とを有する。
【００５５】
第１の予混合燃料系統３５は、図１に示す予混合燃料系統２２と同一である。
【００５６】
第２の予混合燃料系統３６は、図示しない燃料供給源から燃焼器ライナ２０内に予混合燃料ｂを供給する予混合燃料配管３７を設け、この予混合燃料配管３７に予混合燃料ｂの流量を調節する予混合燃料流量調節弁３８を備える。この予混合燃料配管３８の下流側は、燃焼器ライナ２０の外周側に配置された小型の予混合ダクト３９に接続されており、この予混合ダクト３９の上流側中央に設置された予混合燃焼用パイロットノズル４０を介して予混合燃料ｂが燃焼器ライナ２０に導入される。
【００５７】
そして、各燃料系統２１，３５，３６には燃料ａ，ｂの導入量を制御する手段が設けられている。
【００５８】
制御手段として、図１に示す燃料系統と同様に、拡散燃料系統２１には、拡散燃料開度設定器３０と、この拡散燃料開度設定器３０に接続された最小開度信号発信器３１とを備える。また第１の予混合燃料系統３５には、予混合燃料開度設定器３２を備える。
【００５９】
一方、第２の予混合燃料系統３６の流量調節弁３８には、この流量調節弁３８の開度を検知および調節して予混合燃料ｂの流量を調節する予混合燃料開度設定器４１を接続する。この予混合燃料開度設定器４１には、拡散燃料系統２１の最小開度信号発信器３１を接続し、また、第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料開度設定器３２を接続し、予混合燃料ｂの流量変動に応じて拡散燃料ａの流量を可変できる。
【００６０】
図４は、図３に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続した燃料系統を有するガスタービン燃焼器の概略を示す図である。
【００６１】
図４に示すように、センサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知し、この検知されたセンサ信号から得られる下限開度を関数演算器３４で演算し、最小開度信号発信器３１に信号を発信するようになっている。
【００６２】
このような燃料系統を有するガスタービン燃焼器では、着火時および夜間などの電力供給量の比較的少ない負荷の小さい範囲では、予混合燃焼用メインノズル２９から予混合燃料ｂを供給せずに、拡散燃焼用パイロットノズル２５からの拡散火炎で、第２の予混合燃料系統３６の予混合燃料ｂを燃焼させる。そして、負荷が大きい範囲では拡散燃焼用パイロットノズル２５と第２の予混合燃料系統３６の予混合ダクト３９からの火炎で第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料ｂを安定して燃焼させることで低ＮＯｘ化を達成している。このような負荷が大きい範囲においては、第１の予混合燃料系統３５の予混合燃料開度設定器３２から予混合燃料開度が０でない信号を受け、予混合燃料開度設定器４１は最小開度信号発信器３１からの信号に従い、拡散燃料ａの流量が下限値を下回らないように制御している。なお、最小開度信号発信器３１は、拡散燃料開度設定器３０の信号を受けて内蔵する関数に従って第２の予混合燃料系統３６における予混合燃料ｂの下限値を発信する。
【００６３】
また、図４に示すセンサ３３では、大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知する。このセンサ３３で検知した信号から求められる下限開度を関数演算器３４で演算して最小開度信号発信器３１に信号を発信する。
【００６４】
本実施形態によれば、図４に示す大気温度、圧縮機吐出温度または大気湿度を検知するセンサ３３を設置し、この信号から得られる関数により燃焼器ライナ２０への燃料導入量を可変させる。すなわち、ガスタービンの負荷に応じて開度設定器３１，３２，４１の信号により流量調節弁２４，２７，３８を開閉し、燃料流量が最大である第１の予混合燃料系統３５に予混合燃料ｂが供給されるときに、最小の燃料流量である第２の予混合燃料系統３６の予混合燃料ｂの流量下限を拡散燃料系統２１の拡散燃料ａの燃料流量の関数とすることで、燃焼条件に最適な燃料流量の下限値が常に与えられるため、予混合ダクト２８内への火炎の侵入を防止でき、これによりガスタービン燃焼器の寿命向上が図れる。
【００６５】
また、本実施形態においては開度発信器３０，３２，４１からの信号により流量が制御されており燃料流量信号は拾わないが、他の実施形態として、各燃料系統２１，３５，３６に燃料流量を計測する流量計を設け、この流量計で実測された数値を各燃料系統２１，３５，３６にフィードバックすることで燃料流量を制御しても良い。さらに、開度発信器３０，３２，４１からの信号と流量計からの実測数値とにより、各燃料系統２１，３５，３６に設けられた設定機器の設定精度をさらに向上することもできる。
【００６６】
なお、本実施形態では、３系統の燃料系統を有するガスタービン燃焼器を示したが、燃料系統は３系統に限定されるものではなく３系統以上の燃料系統を有するガスタービン燃焼器にも適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガスタービンの負荷に応じて燃料導入量を変化させることでＮＯｘ発生の低減を図るとともに、火種となる側の燃料系統の流量下限を設け、予混合燃料の失火再着火による急激な圧力変動に起因する予混合ダクト内への火炎の侵入を防止し予混合ダクトの焼損を回避できるため、ガスタービン燃焼器の製品寿命を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図２】 図１に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図３】 本発明の実施形態における、３系統の燃料系統を備え、これらの燃料系統に燃料流量を制御する手段を設けたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図４】 図３に示す最小開度信号発信器３１に、センサ３３および関数演算器３４を接続したガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図５】 従来における、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図６】 従来における、２系統の燃料系統を備えたガスタービン燃焼器を示す概略図。
【図７】 本発明における、３系統以上の燃料系統がある場合の火炎が不安定となる限界を示すグラフ。
【符号の説明】
２０ 燃焼器ライナ
２１ 拡散燃料系統
２２ 予混合燃料系統
２３ 拡散燃料配管
２４ 拡散燃料流量調節弁
２５ 拡散燃焼用パイロットノズル
２６ 予混合燃料配管
２７ 予混合燃料流量調節弁
２８ 予混合ダクト
２９ 予混合燃焼用メインノズル
３０ 拡散燃料開度設定器
３１ 最小開度信号発信器
３２ 予混合燃料開度設定器
３３ センサ
３４ 関数演算器
３５ 第１の予混合燃料系統
３６ 第２の予混合燃料系統
３７ 予混合燃料配管
３８ 予混合燃料流量調節弁
３９ 予混合ダクト
４０ 予混合燃焼用パイロットノズル
４１ 予混合燃料開度設定器
ａ 拡散燃料
ｂ 予混合燃料
Claims (7)
- 一つの燃焼器に対して少なくとも３系統以上の燃料系統を有し、かつ運転時に各系統からの燃料供給量を可変としたガスタービン燃焼器において、燃料流量が最大の系統に燃料が供給されるときには、最小の燃料流量の下限を、その最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量の関数とすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料は、拡散燃料または予混合燃料であることを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気温度との関数とすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と圧縮機吐出温度との関数とすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、最小の燃料流量の下限をその最小の燃料流量に次いで少ない燃料流量と大気湿度との関数とすることを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量を実測して制御することを特徴とするガスタービン燃焼器。
- 請求項１記載のガスタービン燃焼器において、燃料流量の実測にかえて各燃料系統に設けた流量調整弁の弁開度信号により制御することを特徴とするガスタービン燃焼器。
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