JP6058165B2 - 燃焼制御装置、燃焼システム、燃焼制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、燃焼制御装置、燃焼システム、燃焼制御方法及びプログラムに関する。

一般に、ガスタービン燃焼システムは、低ＮＯｘ化のために予混合燃焼方式が採用しているものが多い。このようなガスタービン燃焼システムは、中央に１本の拡散燃焼パイロットノズル、その周りに予混合燃焼させる複数本の予混合ノズル（メインノズル）という配置構造となっている。

予混合燃焼方式によるガスタービン燃焼システムでは、予混合器内の燃料温度が可燃域に入るため、予混合器内に火炎がさかのぼる逆火現象（フラッシュバック）が生じる可能性がある。したがって、ガスタービン燃焼システムの安全な運転を維持するため、逆火現象を防止する設計、または、逆火現象を検知してすぐに復帰可能とする設計が求められている。
例えば、逆流火炎（逆火）が発生している状態となっているか否かを逆火解析装置より解析する燃焼システムが開示されている（特許文献１参照）。当該燃焼システムは、解析の結果、逆流火炎の発生の場合、メイン燃料による予混合燃焼を停止し、このメイン燃料を切替え燃料としてパイロット燃料ノズルから噴射する。

特開平８−６８５３７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃焼システムによれば、フラッシュバックが生じたノズルの燃料供給を遮断するとともに、遮断した燃料を他のノズル（パイロット燃料ノズル等）から流出させる。そうすると、燃焼システム全体の出力の変化は小さいものの、その分当該他のノズルにおいて定格以上の燃焼をする動作を必要とする場合が懸念され、装置に高負荷がかかり得るという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、フラッシュバックが生じた際の復帰、停止処理における装置への負担を軽減することができる燃焼制御装置、燃焼システム、燃焼制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、燃焼制御装置は、燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御装置であって、前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係 が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示するステージング処理部と、前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う負荷調整部と、を備える。

また本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様の燃焼制御装置において、前記負荷調整部が、前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失した場合において、さらに負荷量を下げて前記燃焼システムの停止処理を実施する。

また本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様の燃焼制御装置において、前記負荷調整部が、前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失した場合において、再度、負荷量を上昇させて前記燃焼システムの通常運転を再開する。

また本発明の第４の態様によれば、上記第３の態様の燃焼制御装置において、前記フラッシュバックが発生した後、当該フラッシュバックにより前記燃焼システムが故障していないか否かを、前記燃焼システムの状態量から判定する故障判定部を更に備え、前記負荷調整部は、前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失し、かつ、前記燃焼システムが故障していないと判定した場合に、再度、負荷量を上昇させて前記燃焼システムの通常運転を再開する。

また本発明の第５の態様によれば、上記第４の態様の燃焼制御装置において、前記故障判定部が、前記フラッシュバック発生前に取得した前記状態量の推移と、当該フラッシュバック発生後に取得した前記状態量の推移と、に基づいて、当該フラッシュバックにより前記燃焼システムが故障していないか否かの判定を行う。

また本発明の第６の態様によれば、上記第３から第５の態様のいずれかの燃焼制御装置において、前記ステージング処理部が、前記負荷調整部による前記負荷量を低減する処理により前記フラッシュバックが消失した時点における運転状態が、前記ステージングパターンで定められた運転ラインから外れている場合に、燃料供給が停止しているステージングブロックと、燃料供給がなされ燃焼処理を継続しているステージングブロックと、の燃料供給先を切り替える処理を行う。

また本発明の第７の態様によれば、上記第３から第５の態様のいずれかの燃焼制御装置において、前記ステージング処理部が、前記負荷調整部による前記負荷量を低減する処理により前記フラッシュバックが消失した時点における運転状態に応じて、複数の異なるステージングパターンから一を選択し、当該選択されたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示する。

また本発明の第８の態様によれば、燃焼システムは、上記第１から第７の何れかに記載の燃焼制御装置と、軸線に沿って延びてパイロット燃料が供給されるパイロット燃料ノズルと、前記軸線と平行に延びて前記パイロット燃料ノズルの周囲に複数設けられ、メイン燃料が供給されるメイン燃料ノズルの一以上の組で構成される複数のステージングブロックと、前記複数のステージングブロックのそれぞれに対応して複数設けられ、当該対応するステージングブロックを構成する少なくとも一のメイン燃料ノズルにおいて発生したフラッシュバックを検知する逆火検知部と、を有する燃焼器と、を備える。

また本発明の第９の態様によれば、上記第８の態様に記載の燃焼システムは、前記逆火検知部が、前記メイン燃料ノズルの対ごとに設けられ、当該対において発生する前記フラッシュバックが検知可能となるように配されている。

本発明の第１０の態様によれば、燃焼制御方法は、燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御方法であって、ステージング処理部が、前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示し、負荷調整部が、前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う。

本発明の第１１の態様によれば、プログラムは、燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御装置のコンピュータを、前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示するステージング処理手段、前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う負荷調整手段、として機能させる。

上述の燃焼制御装置、燃焼システム、燃焼制御方法及びプログラムによれば、フラッシュバックが生じた際の復帰、停止処理における装置への負担を軽減することができる。

第１の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。 第１の実施形態に係る燃焼器の構造を示す図である。 第１の実施形態に係るメイン燃料ノズル群及び逆火検知部の構造を模式的に表した図である。 第１の実施形態に係るステージングパターンの例を説明する図である。 第１の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１の図である。 第１の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第２の図である。 第１の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。 第２の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。 第２の実施形態に係るメイン燃料ノズル群及び逆火検知部の構造を模式的に表した図である。 第２の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１の図である。 第２の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第２の図である。 第３の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。 第３の実施形態に係る故障判定部の機能を説明する図である。 第３の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。 第４の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。 第４の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する図である。 第４の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。 第５の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。 第５の実施形態に係るステージングパターンの例を説明する第１の図である。 第５の実施形態に係るステージングパターンの例を説明する第２の図である。 第５の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１の図である。 第５の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第２の図である。 第５の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る燃焼システムの一例について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る燃焼システム１は、燃焼制御装置１０、燃焼器２、燃料調整部５を備えている。
燃焼システム１は、灯油や天然ガスなどの燃料を燃焼し、動力を生成する装置である。燃焼システム１は、生成した動力によりタービン６を回転させ、発電機７を通じて電力を生み出すことができる。

燃焼制御装置１０は、燃焼システム１全体の動作を管理する機能部であって、所定のステージングパターン（後述）に基づいて燃焼器２への燃料供給を制御し、必要なタービン負荷Ｌに応じた燃焼器２の出力を制御する。
燃焼器２は、供給される燃料を実際に燃焼させて熱エネルギーを生成する。燃焼器２は、ＮＯｘ排出量低減を目的とした予混合燃焼方式を採用し、パイロット燃料を燃焼室に噴射して拡散燃焼を行うパイロット燃料ノズル３ａと、これと共にメイン燃料を燃焼用空気と予混合して予混合燃焼を行う複数のメイン燃料ノズル群３と、を有する構成としている。また、燃焼器２は、メイン燃料ノズル群３への２つの燃料供給系統（Ａ系統、Ｂ系統）ごとに燃料が供給される構成となっている（図２参照）。
燃料調整部５は、燃焼制御装置１０からの制御信号に応じて、燃焼器２への燃料供給量を調整する。具体的には、燃料調整部５は、例えば燃料供給系統（Ａ系統、Ｂ系統等（図１））を構成する配管の各所に設けられた流量調整弁である。燃料調整部５は、Ａ系統、Ｂ系統それぞれを通じた燃料供給量を独立して調整可能としている。これにより、燃焼制御装置１０は、燃料調整部５へ所望の制御信号を出力することで、Ａ系統を通じた燃料供給量、Ｂ系統を通じた燃料供給量をそれぞれ独立して制御することができる。

図１に示すように、燃焼器２には、複数の逆火検知部４０、４１、・・・が備えられている。逆火検知部４０、４１、・・・は、メイン燃料ノズル群３において発生したフラッシュバック（逆火現象）を検知する。ここで、フラッシュバックとは、火炎が上流にさかのぼる現象である（図２参照）。予混合気体を燃焼させる予混合燃焼は、安定燃焼範囲が狭く、予混合気体の流量の増減による流速変化や燃空比の変動によって、火炎が形成される位置が上流側に移動して、逆火現象が起こり得る。
逆火検知部４０、４１、・・・は、このフラッシュバックの発生を検知して、その検知信号を燃焼制御装置１０に出力する。具体的には、逆火検知部４０、４１、・・・は、例えば火炎の発光スペクトルを、光学的検知手段（光ファイバー等）を通じて取得することでフラッシュバックの発生を検知する。
なお、逆火検知部４０、４１、・・・は、上記以外の手段（例えば、温度センサ等）によってフラッシュバックの発生を検知するものであっても構わない。

また図１に示すように、燃焼制御装置１０は、ステージング処理部１００、負荷調整部１０１、発生箇所特定部１０２、及び、所定のステージングパターンＳＰが記憶された記憶部１０３を備えている。
ステージング処理部１００は、燃料調整部５に対し、予め記憶部１０３に記憶されたステージングパターンＳＰに基づいて、メイン燃料ノズル群３（後述するステージングブロック３Ａ、３Ｂ）各々への燃料供給またはその停止を指示する。
また、負荷調整部１０１は、発生箇所特定部１０２が、フラッシュバックが発生したステージングブロック３Ａ、３Ｂを特定した場合に、そのフラッシュバックが発生したステージングブロック３Ａ、３Ｂへの燃料供給が停止されるレベルまで負荷量を低減する処理を行う。
発生箇所特定部１０２は、逆火検知部４０、４１、・・・のいずれかから検知信号が入力された場合に、その検知信号を出力した逆火検知部４０、４１、・・・に対応するステージングブロック３Ａ、３Ｂを特定することで、いずれのステージングブロックでフラッシュバックが発生したかを特定する。
ステージングパターンＳＰ、及び、ステージング処理部１００、負荷調整部１０１の具体的な処理内容については、図４、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら後に説明する。

図２は、第１の実施形態に係る燃焼器の構造を示す図である。
図２に示すように、燃焼器２は、軸線２０に沿って延びて、パイロット燃料が燃焼し、拡散火炎を形成するコーンを備えたパイロット燃料ノズル３ａを備える。そして、パイロット燃料ノズル３ａの周囲には、メイン燃料と燃焼用空気との予混合気体を形成し噴出して予混合火炎を形成するメイン燃料ノズル群３が、軸線２０と平行に延びて複数配置される。このように、メイン燃料ノズル群３を備えることで、予混合気体の燃焼により燃焼温度を制御して、排出する燃焼ガスを高温化する。
なお、燃焼器２は、正常動作時、燃焼室Ｓにおいてコーン状の拡散火炎を形成するが、バックフラッシュ発生時は、その火炎がメイン燃料ノズル群３の先端にまでさかのぼる（図２）。
なお、メイン燃料は、メイン燃料供給口２１から、パイロット燃料は、パイロット燃料供給口２２から各々供給される。また、メイン燃料は、２つの燃料供給系統により所定のメイン燃料ノズル群３ごと（ステージングブロックごと）に供給される（図３参照）。

図３は、第１の実施形態に係るメイン燃料ノズル群及び逆火検知部の構造を模式的に表した図である。
図３は、図２におけるパイロット燃料ノズル３ａ及びメイン燃料ノズル群３を正面（軸線２０に沿う方向）から見た様子を模式的に表している。
図３に示すように、メイン燃料ノズル群３（８個のメイン燃料ノズル３０〜３７）は、中央のパイロット燃料ノズル３ａを中心に円周状に配されている。ここで、３個のメイン燃料ノズル３０、３１、３２は、上述したＡ系統を通じて燃料が供給されるステージングブロック３Ａを構成し、残りの５個のメイン燃料ノズル３３〜３７は、Ｂ系統を通じて燃料が供給されるステージングブロック３Ｂを構成している。つまり、各メイン燃料ノズル３０〜３７は、ステージングブロック３Ａ、３Ｂごとに燃料が供給されて点火をする構成となっている。

また、図３に示すように、燃焼器２内部には、複数の逆火検知部４０、４１、・・・、４４を有し、これら逆火検知部４０〜４４が、複数のメイン燃料ノズル３０〜３７で構成されるステージングブロック３Ａ、３Ｂごとに対応して設けられている。
例えば、図３に示す逆火検知部４０は、メイン燃料ノズル３０とメイン燃料ノズル３１との間に設けられ、これらメイン燃料ノズル３０、３１でフラッシュバックが発生したときに、検知信号を燃焼制御装置１０に出力する。同様に、逆火検知部４２は、メイン燃料ノズル３３とメイン燃料ノズル３４との間に設けられ、これらメイン燃料ノズル３３、３４でフラッシュバックが発生したときに、検知信号を燃焼制御装置１０の発生箇所特定部１０２に出力する。このようにすることで、発生箇所特定部１０２は、いずれの逆火検知部４０〜４４から検知信号が入力されたか、を判別することで、フラッシュバックが発生した箇所が、ステージングブロック３Ａか、ステージングブロック３Ｂか、を特定することができる。例えば、燃焼制御装置１０は、逆火検知部４０または逆火検知部４１から検知信号が入力された場合は、ステージングブロック３Ａに属するメイン燃料ノズル３０、３１、３２の何れかでバックフラッシュが発生したものと認識できる。
なお、図３に示すように、逆火検知部４０〜４４が、メイン燃料ノズル３０〜３７の対ごとに設けられ、当該対において発生するフラッシュバックが検知可能となるように配されていることで、逆火検知部４０〜４４の配置数を削減することができる。ただし、逆火検知部４０〜４４の配置の仕方は、図３の態様に限定されるものではなく、例えば、一つのメイン燃料ノズル３０、３１、・・・のそれぞれに対応するように、逆火検知部４０、４１、・・・が設けられる態様であってもよい。

図４は、第１の実施形態に係るステージングパターンの例を説明する図である。
記憶部１０３に記憶されるステージングパターンＳＰは、燃焼システム１への負荷量と、ステージングブロック３Ａ、３Ｂ各々への燃料供給量と、の対応関係を示す運転ラインを定めたプログラムである。なお、このステージングパターンＳＰに則って運転（燃料供給）が行われている状態を「運転ラインに乗っている」等と表現し、ステージングパターンＳＰに則って運転が行われていない状態を「運転ラインから外れている」等と表現する。
ステージング処理部１００は、このステージングパターンＳＰに基づいて、タービン負荷Ｌに応じた燃料供給を実施する。例えば、タービン負荷Ｌが０のとき、ステージングパターンＳＰによればＡ系統（ステージングブロック３Ａ）、Ｂ系統（ステージングブロック３Ｂ）への燃料供給はともにゼロである。ここから負荷調整部１０１がタービン負荷Ｌを上昇させると、ステージング処理部１００は、ステージングパターンＳＰに基づいて、まずＡ系統に燃料を供給し、ステージングブロック３Ａにおける燃焼処理を実施する。ここで例えば、タービン負荷ＬがＬ１であったとすると、Ａ系統への燃料供給量はＰａ１となる。
次に、負荷ＬがＬ１からＬ２（Ｌ１＜Ｌ２）に達すると、燃料供給先がＢ系統へ切り替わり、ステージングブロック３Ｂにおける燃焼処理が実施される。さらに、負荷ＬがＬ２からＬ３まで達すると、Ａ系統への燃料供給が再度開始され、ステージングブロック３Ａ、３Ｂ両方で燃焼処理が実施される。
このように、燃焼システム１は、タービン負荷Ｌの上昇に応じて、Ａ系統、Ｂ系統へのそれぞれの燃料の供給量、ひいてはステージングブロック３Ａ、３Ｂにおける燃焼量を、予め定められたステージングパターンＳＰに基づきながら燃焼システム１を動作させる。

図５Ａ、図５Ｂは、第１の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１、第２の図である。
図５Ａ、図５Ｂ上段には、逆火検知部４０〜４４（図３）のいずれかが出力する検知信号の時間推移を、図５Ａ、図５Ｂ下段には、負荷調整部１０１によるタービン負荷Ｌの調整と、それに基づいて変動するＡ系統、Ｂ系統への燃料供給量の時間推移を示している。

ここで、燃焼システム１の運転中、ある時刻ｔにおいて、ステージングブロック３Ａに属するメイン燃料ノズル３０、３１、３２（図３）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合を例として、図５Ａを参照しながら説明する。
時刻ｔにおいてステージングブロック３Ａでフラッシュバックの発生が生じると、まず逆火検知部４０、４１のいずれかが、所定の閾値ＴＨを上回る検知信号を出力する（図５Ａ上段参照）。この閾値ＴＨを上回る検知信号が入力された発生箇所特定部１０２は、その出力元が逆火検知部４０または４１であることを受け、フラッシュバックがステージングブロック３Ａ（Ａ系統）で発生したと判定し、負荷調整部１０１へその旨を通知する。そして、負荷調整部１０１は、ステージングブロック３Ａへの燃料供給を停止すべく、直ちにタービン負荷ＬをＬ２まで低減する処理を行う（図５Ａ下段参照）。
次に、ステージング処理部１００は、このタービン負荷Ｌの低減処理を受け、直ちに低減後のタービン負荷Ｌ２に応じた燃料供給を行う。具体的には、ステージング処理部１００は、ステージングパターンＳＰ（図４）に基づいて、Ｂ系統への燃料供給をＰｂ２とし、Ａ系統への燃料供給をゼロ（停止）とする。
これにより、フラッシュバックがステージングブロック３Ａにおいて発生した瞬間、直ちにＡ系統への燃料供給が停止される処理が成され、ステージングブロック３Ａにおける燃焼を停止させることができる。

同様に、燃焼システム１の運転中、ある時刻ｔにおいて、ステージングブロック３Ｂに属するメイン燃料ノズル３３〜３７（図３）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合を例として、図５Ｂを参照しながら説明する。
時刻ｔにおいてステージングブロック３Ｂでフラッシュバックの発生が生じると、まず逆火検知部４２、４３、４４のいずれかが、所定の閾値ＴＨを上回る検知信号を出力する（図５Ｂ上段参照）。この閾値ＴＨを上回る検知信号が入力された発生箇所特定部１０２は、その出力元が逆火検知部４２、４３、４４のいずれかであることを受け、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂ（Ｂ系統）で発生したと判定し、負荷調整部１０１へその旨を通知する。そして、負荷調整部１０１は、ステージングブロック３Ｂへの燃料供給を停止すべく、直ちにタービン負荷ＬをＬ１まで低減する処理を行う（図５Ｂ下段参照）。
次に、ステージング処理部１００は、このタービン負荷Ｌの低減処理を受け、直ちに低減後のタービン負荷Ｌ１に応じた燃料供給を行う。具体的には、ステージング処理部１００は、ステージングパターンＳＰ（図４）に基づいて、Ａ系統への燃料供給をＰａ１とし、Ｂ系統への燃料供給をゼロ（停止）とする。
これにより、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂにおいて発生した瞬間、直ちにＢ系統への燃料供給が停止される処理が成され、ステージングブロック３Ｂにおける燃焼を停止させることができる。

以上のように、負荷調整部１０１は、ステージングパターンＳＰが定める運転ラインに基づき、燃料供給が停止するステージングブロック３Ａ、３Ｂごとに異なるレベル（Ｌ１、Ｌ２）まで負荷量を低減する処理を行う。

図６は、第１の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。
図６に示す処理フローは、燃焼システム１の正常運転時、すなわち燃料供給により燃焼室Ｓ（図２）において正常に燃焼がなされている場合において開始される。
燃焼制御装置１０の発生箇所特定部１０２（図１）は、逆火検知部４０〜４４（図３）各々からの検出信号をモニタリングし、当該検出信号が閾値ＴＨを上回るか否かを判定することで、メイン燃料ノズル群３におけるフラッシュバックの発生を検知する（ステップＳ１０）。ここで、フラッシュバックの発生が検知されない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）は、発生箇所特定部１０２は、引き続き検出信号のモニタリングを継続する。
一方、フラッシュバックの発生が検知されたとき（ステップＳ１０：ＹＥＳ）は、燃焼制御装置１０は、直ちに、フラッシュバックを除去するためのステップＳ１１以降の処理に移行する。

具体的には、発生箇所特定部１０２は、フラッシュバックの発生を検知すると、閾値ＴＨを上回る検出信号を出力した逆火検知部４０〜４４を特定することで、いずれのステージングブロックでフラッシュバックが発生したかを判定する（ステップＳ１１）。
発生箇所特定部１０２が、フラッシュバックがステージングブロック３Ａで発生したと判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、負荷調整部１０１は、発生箇所特定部１０２からそのことを示す信号を入力すると、タービン負荷ＬをＬ２まで引き下げる処理を行う。すると、ステージング処理部１００は、このタービン負荷ＬのＬ２への変更に応じて、Ａ系統を介したステージングブロック３Ａへの燃料供給を停止する（ステップＳ１２ａ、図４参照）。
一方、発生箇所特定部１０２が、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂで発生したと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、負荷調整部１０１は、発生箇所特定部１０２からそのことを示す信号を入力すると、タービン負荷ＬをＬ１まで引き下げる処理を行う。すると、ステージング処理部１００は、このタービン負荷ＬのＬ１への変更に応じて、Ｂ系統を介したステージングブロック３Ｂへの燃料供給を停止する（ステップＳ１２ａ、図４参照）。

続いて、発生箇所特定部１０２は、引き続き逆火検知部４０〜４４各々からの検出信号をモニタリングし、ステップＳ１２ａまたはステップＳ１２ｂの処理後において、確実にフラッシュバックが消失したか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ここで、発生箇所特定部１０２が、ステップＳ１２ａまたはステップＳ１２ｂの処理後において、確実にフラッシュバックが消失したと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、負荷調整部１０１は、タービン負荷Ｌを徐々に下げていき、ステージングブロック３Ａ、３Ｂのうち、燃焼を継続している側の燃料供給も徐々に減らして停止させる（ステップＳ１４）。このように、負荷調整部１０１がさらに負荷量を下げて自装置の停止処理を実施することで、燃焼システム１は、トリップ（非常時における燃焼の急停止）を行うことなく、通常の運転ラインに乗りながら安全に停止させることができる。
一方、発生箇所特定部１０２が、ステップＳ１２ａまたはステップＳ１２ｂの処理後において、確実にフラッシュバックが消失していないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、非常の燃焼停止手段として、全ての燃料供給を即時遮断し、トリップを実施する（ステップＳ１５）。

以上のように、本実施形態に係る燃焼システム１は、フラッシュバックが発生した際に、直ちにその発生箇所を特定し（ステップＳ１１）、部分的に燃料供給の停止を行う（ステップＳ１２ａ、Ｓ１２ｂ）。そして、部分的に燃料供給が停止され、フラッシュバックが適切に消失されたことを検知すると、燃焼システム１は、装置の安全確認のため、残った部分による燃焼処理を安全停止させる（ステップＳ１４）。
このように、燃焼システム１によれば、フラッシュバックが発生した場合であっても、トリップを行わずに自装置を安全に停止させることができるため、フラッシュバックが生じた際の復帰、停止処理における燃焼システム１自身への負担を軽減でき、結果として、装置としての寿命を改善することができる。なお、非常の急停止処理であるトリップを行うと、急激な温度変化に伴い、装置の摩耗、耐久性劣化が進行し、装置の寿命を悪化させることが知られている。

また、本実施形態に係る燃焼システム１は、負荷調整部１０１の処理の下、フラッシュバックが発生したステージングブロックに応じてタービン負荷Ｌのみを適切に調整することで、部分的に燃料供給を停止し、フラッシュバック発生状態から回復させる。これにより、フラッシュバック発生時における処理が簡素化され、燃焼システム１の制御系全体の信頼性を向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る燃焼システムの一例について図面を参照して説明する。
図７は、第２の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。
図７に示すように、第２の実施形態に係る燃焼システム１は、第１の実施形態（図１）と同様に、燃焼制御装置１０、燃焼器２、燃料調整部５を備えている。なお第１の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図７において、本実施形態に係る燃焼システム１は、ステージング処理部１００が、ブロック選択部１００１を備えている点で、第１の実施形態と異なる。
ブロック選択部１００１は、発生箇所特定部１０２からフラッシュバックが発生したステージングブロック３Ａ、３Ｂの情報を受け取ると、ステージングブロック３Ａ、３Ｂのうち、フラッシュバックが発生していない方のステージングブロックを選択する。ステージング処理部１００は、ブロック選択部１００１が選択したステージングブロックのみで燃焼を継続するように、燃料調整部５を制御する。
ここで、本実施形態に係るステージングブロック３Ａ、３Ｂは、後述するように、同数のメイン燃料ノズル群３が割り当てられているため、ステージングパターンＳＰの如何なる段階にあっても、各々が同等の燃焼を実施することができる。

図８は、第２の実施形態に係るメイン燃料ノズル群及び逆火検知部の構造を模式的に表した図である。
図８は、第１の実施形態における図３と同様、図２におけるパイロット燃料ノズル３ａ及びメイン燃料ノズル群３を正面（軸線２０に沿う方向）から見た様子を模式的に表している。
図８に示すように、４個のメイン燃料ノズル３０〜３３は、Ａ系統を通じて燃料が供給されるステージングブロック３Ａを構成し、残りの４個のメイン燃料ノズル３４〜３７は、Ｂ系統を通じて燃料が供給されるステージングブロック３Ｂを構成している。つまり、ステージングブロック３Ａ、３Ｂは、第１の実施形態と異なり、それぞれ同数（４個）のメイン燃料ノズル群３を有して構成される。

また、図８に示すように、燃焼器２内部には、複数の逆火検知部４０、４１、４２、４３を有し、これら逆火検知部４０〜４３が、複数のメイン燃料ノズル３０〜３７で構成されるステージングブロック３Ａ、３Ｂごとに対応して設けられている。
例えば、図８に示す逆火検知部４０、４１は、メイン燃料ノズル３０〜３３（ステージングブロック３Ａ）でフラッシュバックが発生したときに、検知信号を燃焼制御装置１０に出力する。同様に、逆火検知部４２、４３は、メイン燃料ノズル３４〜３７（ステージングブロック３Ｂ）でフラッシュバックが発生したときに、検知信号を燃焼制御装置１０の発生箇所特定部１０２に出力する。このようにすることで、発生箇所特定部１０２は、いずれの逆火検知部４０〜４４から検知信号が入力されたか、を判別することで、フラッシュバックが発生した箇所が、ステージングブロック３Ａか、ステージングブロック３Ｂか、を特定することができる。
なお、逆火検知部４０〜４４の配置の仕方は、第１の実施形態と同様、図８の態様に限定されるものではなく、例えば、一つのメイン燃料ノズル３０、３１、・・・のそれぞれに対応するように、逆火検知部４０、４１、・・・が設けられる態様であってもよい。

図９Ａ、図９Ｂは、第２の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１、第２の図である。
図９Ａ、図９Ｂ上段には、逆火検知部４０〜４３（図８）のいずれかが出力する検知信号の時間推移を、図９Ａ、図９Ｂ下段には、負荷調整部１０１によるタービン負荷Ｌの調整と、それに基づいて変動するＡ系統、Ｂ系統への燃料供給量の時間推移を示している。

ここで、燃焼システム１の運転中、ある時刻ｔにおいて、ステージングブロック３Ａに属するメイン燃料ノズル３０〜３３（図８）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合を例として、図９Ａを参照しながら説明する。
時刻ｔにおいてステージングブロック３Ａでフラッシュバックの発生が生じると、まず逆火検知部４０、４１のいずれかが、所定の閾値ＴＨを上回る検知信号を出力する（図９Ａ上段参照）。この閾値ＴＨを上回る検知信号が入力された発生箇所特定部１０２は、その出力元が逆火検知部４０または４１であることを受け、フラッシュバックがステージングブロック３Ａ（Ａ系統）で発生したと判定し、負荷調整部１０１へその旨を通知する。本実施形態に係る負荷調整部１０１は、その通知が入力されると、ステージングブロック３Ａ、３Ｂの何れか一方の燃焼のみで対応可能なタービン負荷Ｌ１’（図９Ａ下段）まで低下させる。
一方、発生箇所特定部１０２は、フラッシュバックがステージングブロック３Ａで発生したとの判定を、ステージング処理部１００のブロック選択部１００１にも通知する。ブロック選択部１００１は、この通知により、フラッシュバックが発生していない側のステージングブロック（ステージングブロック３Ｂ）を選択する。そして、本実施形態に係るステージング処理部１００は、ブロック選択部１００１が選択したステージングブロック３Ｂのみの燃焼により、負荷調整部１０１で設定されたタービン負荷Ｌ１’に対応する燃焼を実施する（図９Ａ下段参照）。
これにより、フラッシュバックがステージングブロック３Ａにおいて発生した瞬間、直ちにＡ系統への燃料供給が停止される処理が成され、ステージングブロック３Ａにおける燃焼を停止させることができる。

同様に、燃焼システム１の運転中、ある時刻ｔにおいて、ステージングブロック３Ｂに属するメイン燃料ノズル３４〜３７（図８）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合を例として、図９Ｂを参照しながら説明する。
時刻ｔにおいてステージングブロック３Ｂでフラッシュバックの発生が生じると、まず逆火検知部４２、４３のいずれかが、所定の閾値ＴＨを上回る検知信号を出力する（図９Ｂ上段参照）。この閾値ＴＨを上回る検知信号が入力された発生箇所特定部１０２は、その出力元が逆火検知部４２または４３であることを受け、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂ（Ｂ系統）で発生したと判定し、負荷調整部１０１へその旨を通知する。このとき、本実施形態に係る負荷調整部１０１は、図９Ａの場合と同一のタービン負荷Ｌ１’（図９Ｂ下段）まで低下させる。
一方、発生箇所特定部１０２は、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂで発生したとの判定を、ブロック選択部１００１にも通知する。ブロック選択部１００１は、この通知により、フラッシュバックが発生していない側のステージングブロック（ステージングブロック３Ａ）を選択する。そして、本実施形態に係るステージング処理部１００は、ブロック選択部１００１が選択したステージングブロック３Ａのみの燃焼により、負荷調整部１０１で設定されたタービン負荷Ｌ１’に対応する燃焼を実施する（図９Ｂ下段参照）。
これにより、フラッシュバックがステージングブロック３Ｂにおいて発生した瞬間、直ちにＢ系統への燃料供給が停止される処理が成され、ステージングブロック３Ｂにおける燃焼を停止させることができる。

なお、図９Ａ、図９Ｂを用いて説明した燃焼制御装置１０の各処理は、第１の実施形態における処理フロー（図６）のうち、ステージングブロック３Ａまたはステージングブロック３Ｂへの燃料供給停止処理（ステップＳ１２ａまたはステップＳ１２ｂ）に対応するものである。本実施形態に係る燃焼制御装置１０の処理フローは、それ以外の処理ステップにおいては、第１の実施形態と同等であるため、その説明を省略する。

以上のように、第２の実施形態に係る燃焼システム１によっても、フラッシュバックが発生した場合であっても、トリップを行わずに自装置を安全に停止させることができるため、燃焼システム１自身への負担を軽減でき、結果として、装置としての寿命を改善することができる。

また、本実施形態に係る燃焼システム１は、ステージングブロック３Ａ、３Ｂが、互いに同等の燃焼能力を有しているため、単一のステージングブロックで対応可能なタービン負荷（タービン負荷Ｌ１’）であれば、ステージングブロック３Ａ、３Ｂの何れにおける燃焼であってもよい。したがって、負荷調整部１０１は、フラッシュバックが発生したステージングブロックに合わせてタービン負荷Ｌの値を変更する必要がないので、フラッシュバック発生時の処理を一層簡素化することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る燃焼システムの一例について図面を参照して説明する。
図１０は、第３の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。
図１０に示すように、第３の実施形態に係る燃焼システム１は、第１の実施形態（図１）、第２の実施形態（図７）と同様に、燃焼制御装置１０、燃焼器２、燃料調整部５を備えている。なお第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０において、本実施形態に係る燃焼システム１は、燃焼制御装置１０が故障判定部１０４を備え、また、燃焼器２からの燃焼ガスの流路に状態量センサ２３を備えている点で、第２の実施形態と異なる。
故障判定部１０４は、フラッシュバックが発生した後、当該フラッシュバックにより燃焼器２が損傷していないか否かを、燃焼システム１の状態量から間接的に判定する。この状態量とは、状態量センサ２３を介して取得されるパラメータであって、具体的には、例えば、燃焼器２からタービン６へ向かう排ガスの組成（ＮＯｘ、ＣＯ等の濃度）である。
以下、本実施形態においては、状態量センサ２３は、排ガスのＮＯｘ濃度を取得可能なガスセンサであることを例に説明する。ただし、状態量センサ２３は、その他、燃焼処理中の燃焼システム１の振動を検出する振動センサ、金属の温度分布を取得する温度センサ、またはこれらの組み合わせ等であってもよく、故障判定部１０４も、これらの変形に応じて評価の対象とするパラメータを変形可能である。

図１１は、第３の実施形態に係る故障判定部の機能を説明する図である。
本実施形態に係る故障判定部１０４は、図１１の実線又は破線に示すような状態量（ＮＯｘ濃度）の推移をフラッシュバック発生の前後において取得し、これらを比較する。具体的には、故障判定部１０４は、まず燃焼システム１の正常運転時において、状態量センサ２３を介して取得されるＮＯｘ濃度の推移を記憶する（図１１実線）。そして、何れかのメイン燃料ノズル群３においてフラッシュバックが発生し、燃焼制御装置１０による回復処理（ステップＳ１１〜Ｓ１３（図６））が実施された後、故障判定部１０４は、燃焼制御装置１０による正常運転への復帰の際に、再度、ＮＯｘ濃度の推移を取得し（図１１破線）、フラッシュバック発生前の推移（図１１実線）と比較する。
例えば、図１１の場合、故障判定部１０４は、フラッシュバック発生前に取得したＮＯｘ濃度の推移（実線）と、フラッシュバック発生後に取得したＮＯｘの推移（破線）とが、大きく異なっていることを検出する。より具体的には、故障判定部１０４は、フラッシュバック発生前のＮＯｘ濃度の推移（実線）を中心とした一定幅の閾値Ｐ、Ｑ（図１１）を設定し、フラッシュバック発生後のＮＯｘ濃度の推移が、当該閾値Ｐ、Ｑの範囲内に収まっていないことを検出する。
この場合、故障判定部１０４は、フラッシュバックにより、燃焼器２内部において何らかの破損、損傷が生じているものと判断し、その旨を通知する信号を負荷調整部１０１に出力する。

図１２は、第３の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。
ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態と同一の処理ステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１２に示す処理フローは、燃焼システム１の正常運転時、すなわち燃料供給により燃焼室Ｓ（図２）において正常に燃焼がなされている場合において開始される。なお本実施形態に係る故障判定部１０４は、この正常運転時の段階において、状態量センサ２３を介してＮＯｘ濃度の推移（図１１の実線）を取得している。

第１の実施形態（第２の実施形態）に係る燃焼制御装置１０は、ステップＳ１３（図６）において、発生箇所特定部１０２が、確実にフラッシュバックが消えたことを判定すると、安全確認のために、ステップＳ１４（図６）において、正常運転を維持しながら燃焼システム１を停止する処理を行った。
しかし、本実施形態に係る燃焼制御装置１０は、ステップＳ１３において、発生箇所特定部１０２が、確実にフラッシュバックが消えたことを判定すると、負荷調整部１０１は、引き下げたタービン負荷Ｌを再度上昇させ、正常運転を再開する（ステップＳ３０）。このとき、ステージング処理部１００は、ステージングパターンＳＰ（図４）を参照しながら、再度上昇するタービン負荷Ｌに応じてＡ系統、Ｂ系統を通じての燃料供給を増加させていく。

本実施形態に係る故障判定部１０４は、ステップＳ３０における正常運転再開処理において、再度、状態量センサ２３を介してＮＯｘ濃度の推移（図１１の破線）を取得する。そして、故障判定部１０４は、最初の正常運転時において取得したＮＯｘ濃度の推移（図１１の実線）と、フラッシュバック状態から回復した後の正常運転再開時において取得したＮＯｘ濃度の推移（図１１の破線）とを比較して、フラッシュバック発生による燃焼器２の故障、損傷がないかを判定する（ステップＳ３１）。具体的には、上述したように、故障判定部１０４は、フラッシュバック発生前のＮＯｘ濃度の推移（実線）を中心とした一定幅の閾値Ｐ、Ｑ（図１１）を設定し、フラッシュバック発生後のＮＯｘ濃度の推移が、当該閾値Ｐ、Ｑの範囲内に収まっているか、否かに基づいて、故障、損傷の有無を判定する。

ＮＯｘ濃度の推移を比較した結果、故障判定部１０４がフラッシュバック発生による燃焼器２の故障、損壊があると判定すると（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、負荷調整部１０１及びステージング処理部１００は、タービン負荷Ｌを徐々に下げて燃料供給量を減らし、燃焼システム１を安全に停止させる（ステップＳ１４）。
一方、フラッシュバック発生前後におけるＮＯｘ濃度の推移に差異が無く、故障判定部１０４がフラッシュバック発生による燃焼器２の故障、損壊がないと判定すると（ステップＳ３１：ＮＯ）、負荷調整部１０１及びステージング処理部１００は、ステップＳ３０の正常運転をそのまま継続する（ステップＳ３２）。このように、負荷調整部１０１が再度、負荷量を上昇させて自装置の通常運転を再開することで、燃焼システム１をフラッシュバック発生前の運転段階に復帰させることができる。

第１、第２の実施形態に係る燃焼システム１は、フラッシュバック状態からの回復後、安全確認のため、常に、燃焼処理を安全停止させていた（図６のステップＳ１４）。しかし、本実施形態に係る燃焼システム１は、フラッシュバック状態からの回復後は、正常運転を再開する。そして、本実施形態に係る燃焼システム１は、その正常運転再開の過程において、状態量（ＮＯｘ濃度）の推移に異常があれば、燃焼器２が損壊したものとして、運転停止処理に移行する。このようにすることで、本実施形態に係る燃焼システム１は、フラッシュバック回復処理後において燃焼器２の故障、損壊が見られない場合、すぐに正常運転を再開することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る燃焼システムの一例について図面を参照して説明する。
図１３は、第４の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。
図１３に示すように、第４の実施形態に係る燃焼システム１は、第１〜第３の実施形態と同様に、燃焼制御装置１０、燃焼器２、燃料調整部５を備えている。なお第１〜第３の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１３に示すように、本実施形態に係る燃焼システム１は、第２の実施形態に係る燃焼システム１において、ステージング処理部１００が、さらにステージング切替部１００２を備えている。
ステージング切替部１００２は、フラッシュバック状態から回復し、直ちに正常運転を再開させる際に、予め用意されたステージングパターンＳＰが定める運転ラインから外れたか否かを判定する。そして、ステージング切替部１００２は、フラッシュバック状態から回復した時点において、ステージングパターンＳＰが定める運転ラインから外れていると判定したときは、現在燃料供給が停止しているステージングブロックと、燃料供給がなされ燃焼処理を継続しているステージングブロックと、を切り替えて、ステージングパターンＳＰが定める運転ラインに乗せる処理を行う。

図１４は、第４の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する図である。
図１４は、燃焼システム１がステージングパターンＳＰ１に従って正常運転している場合において、時刻ｔ１で、ステージングブロック３Ｂを構成するメイン燃料ノズル３４、３５、３６、３７（図８参照）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合における燃焼制御装置１０の復帰処理を表している。
このとき、負荷調整部１０１は、直ちにタービン負荷ＬをＬ１’まで低減させるとともに、ステージング処理部１００は、フラッシュバックが発生していない方のステージングブロック３Ａを選択してタービン負荷Ｌ１’に対応する燃焼を行う。タービン負荷Ｌ１’は、単一のステージングブロックのみで対応可能な負荷量であるから、時刻ｔ１’において、ステージング処理部１００によりステージングブロック３Ｂへの燃料供給が停止され、ステージングブロック３Ｂで発生したフラッシュバックは消失する。

次に、時刻ｔ２において、発生箇所特定部１０２が、確実にフラッシュバックが消失したと判定すると、負荷調整部１０１は、正常運転を再開すべく、再び負荷を上昇させる処理を行う。この際、ステージング処理部１００のステージング切替部１００２は、ステージングパターンＳＰが定める運転ラインから外れているか否かを判定し、外れていると判定したときは、現在燃料供給が停止しているステージングブロック３Ｂと、燃料供給がなされ燃焼処理を継続しているステージングブロック３Ａと、を切り替える処理を行う。
例えば、ステージングパターンＳＰが定める通常の運転ラインにおいて、タービン負荷Ｌ１’に対しては、ステージングブロック３Ｂのみの燃焼で対応する場合、時刻ｔ１’〜ｔ２における運転状態は、通常の運転ラインから外れていることになる。したがって、ステージング切替部１００２は、燃料供給がなされているステージングブロック３Ａと、フラッシュバック発生により燃料供給が停止されたステージングブロック３Ｂと、の燃料供給先を切り替える処理を行う。これにより、ステージング処理部１００は、タービン負荷Ｌ１’に対応して、ステージングブロック３Ｂへの燃料供給を開始するとともに、ステージングブロック３Ａへの燃料供給を停止し、ステージングパターンＳＰで定められた通常の運転ラインに復帰する処理を行う。

図１５は、第４の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。
ここで、第１〜第３の実施形態と同一の処理ステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る燃焼制御装置１０の処理フローは、第３の実施形態と同様に、フラッシュバック状態からの回復後（ステップＳ１３：ＹＥＳ）に、燃焼システム１の通常運転を再開する（ステップＳ３０）。ただし、本実施形態においては、燃焼システム１の通常運転を再開する前に、ステージング切替部１００２が、フラッシュバック回復後（図１４、時刻ｔ１’〜ｔ２）の運転状態がステージングパターンＳＰで定められている運転ラインから外れているか否かを判定する（ステップＳ４０）。具体的には、ステージング切替部１００２は、フラッシュバック回復後の時点において実際に燃焼を維持しているステージングブロックと、ステージングパターンＳＰが定める通常の運転ラインにおいてタービン負荷Ｌ１’に対応して燃焼すべきステージングブロックと、が一致しているか否かを判定する。
そして、運転状態がステージングパターンＳＰで定められている通常の運転ラインから外れていると判定した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、ステージング切替部１００２は、燃焼するステージングブロックを切り替える処理を行う（ステップＳ４１）。

例えば、フラッシュバック発生からの回復運転（時刻ｔ１’以降（図１４））において燃焼中のステージングブロックが「ステージングブロック３Ａ」であって、一方、ステージングパターンＳＰが定める通常の運転ラインにおいてタービン負荷Ｌ１’に対応して燃焼すべきステージングブロックが「ステージングブロック３Ｂ」であった場合、ステージング切替部１００２は、その運転状態がステージングパターンＳＰで定められている運転ラインから外れていると判定する（ステップＳ４０：ＮＯ）。そして、ステージング切替部１００２は、その判定と共に、燃料の供給先をステージングブロック３Ａからステージングブロック３Ｂへと切り替える（図１４、時刻ｔ２）。なお、このとき、ステージング処理部１００は、燃料の供給量自体は変化させないようにし、タービン負荷Ｌ１’が変動しないようにする。

一方、フラッシュバックからの回復後の運転状態がステージングパターンＳＰで定められている通常の運転ラインと一致している判定した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ステージング切替部１００２は、そのまま、ステージングパターンＳＰで定められた通常の運転ラインにしたがって正常運転を再開する（ステップＳ３０）。

以上の処理により、燃焼システム１は、フラッシュバック回復処理により通常の運転ラインから外れたときは、燃焼すべきステージングブロックを切り替えて、強制的に通常の運転ラインに復帰させる処理を行う。これにより、燃焼システム１は、以降の運転については、通常の運転ライン（ステージングパターンＳＰ）にしたがって正常運転を再開することができる。
このようにすることで、燃焼システム１は、通常の運転ラインを定めた一種類のステージングパターンＳＰのみで、フラッシュバック発生後も通常運転を再開することができ、装置の低コスト化を図ることができる。

＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態に係る燃焼システムの一例について図面を参照して説明する。
図１６は、第５の実施形態に係る燃焼システムの機能構成を示す概略図である。
図１６に示すように、第５の実施形態に係る燃焼システム１は、第１〜第４の実施形態と同様に、燃焼制御装置１０、燃焼器２、燃料調整部５を備えている。なお第１〜第４の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１６に示すように、本実施形態に係る燃焼システム１は、第２の実施形態に係る燃焼システム１において、ステージング処理部１００が、さらにパターン選択部１００３を備えている。また、記憶部１０３には、ステージングプログラムＳＰ１と、ステージングプログラムＳＰ２の２パターンが記憶されている。
パターン選択部１００３は、フラッシュバック状態から回復した後の運転状態に応じて、燃焼システム１の正常運転再開時に適用する運転ラインを、ステージングプログラムＳＰ１、ＳＰ２から選択する。

図１７Ａ、図１７Ｂは、第５の実施形態に係るステージングパターンの例を説明する第１、第２の図である。
本実施形態に係る記憶部１０３には、２種類のステージングパターンＳＰ１、ＳＰ２が記憶される。
本実施形態に係るステージング処理部１００は、例えば、通常運転時においては、ステージングパターンＳＰ１に基づいて、タービン負荷Ｌに応じた燃料供給を実施する。具体的には、運転開始時、負荷調整部１０１がタービン負荷Ｌを上昇させると、ステージング処理部１００は、ステージングパターンＳＰ１に基づいて、最初にＡ系統にのみ燃料を供給し、ステージングブロック３Ａにおける燃焼処理を実施する。そして、一定以上タービン負荷Ｌが上昇すると、Ｂ系統にも燃料供給が開始され、タービン負荷Ｌ２’の段階においては、Ａ系統へ供給量Ｐａ２’、Ｂ系統へ供給量Ｐｂ２’（Ｐａ２’、Ｐｂ２’＞０）の燃料が供給される。

一方、ステージングパターンＳＰ２は、ステージングパターンＳＰ１と異なる運転ラインを定めている。図１７Ａ、図１７Ｂに示すステージングプログラムＳＰ２によれば、負荷調整部１０１がタービン負荷Ｌを上昇させると、ステージング処理部１００は、最初にＢ系統にのみ燃料を供給し、ステージングブロック３Ｂにおける燃焼処理を実施する。そして、一定以上タービン負荷Ｌが上昇すると、Ａ系統にも燃料供給が開始され、タービン負荷Ｌ２’の段階においては、Ａ系統へ供給量Ｐａ２’、Ｂ系統へ供給量Ｐｂ２’の燃料が供給される。つまり、ステージングパターンＳＰ１、ＳＰ２は、タービン負荷Ｌに対応して燃焼すべきステージングブロック３Ａ、３Ｂが相互に入れ替わって定められている。

なお、ステージング処理部１００がステージングパターンＳＰ２にしたがって運転を行っているときは、パターン選択部１００３は、運転状態がステージングパターンＳＰ１に基づく運転ラインと一致（交差）する時点（例えば、タービン負荷ＬがＬ２’に達した時点）において、運転中のステージングパターンをＳＰ２からＳＰ１に切り替える処理を行ってもよい。この場合、ステージングパターンＳＰ２は、少なくとも、タービン負荷Ｌが０〜Ｌ２’の間における運転ラインが定められていればよい。

図１８、図１９は、第５の実施形態に係る燃焼制御装置の機能を説明する第１の図、第２の図である。
図１８は、燃焼システム１がステージングプログラムＳＰ１にしたがって、正常運転している場合において、時刻ｔ１で、ステージングブロック３Ｂを構成するメイン燃料ノズル３４、３５、３６、３７（図８参照）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合における燃焼制御装置１０の復帰処理を表している。
このとき、負荷調整部１０１は、直ちにタービン負荷ＬをＬ１’まで低減させるとともに、ステージング処理部１００は、フラッシュバックが発生していない方のステージングブロック３Ａを選択してタービン負荷Ｌ１’に対応する燃焼を行う。タービン負荷Ｌ１’は、単一のステージングブロックのみで対応可能な負荷量であるから、時刻ｔ１’において、ステージング処理部１００によりステージングブロック３Ｂへの燃料供給が停止され（図１８参照）、ステージングブロック３Ｂで発生したフラッシュバックは消失する。

次に、時刻ｔ２において、発生箇所特定部１０２が、確実にフラッシュバックが消失したと判定すると、負荷調整部１０１は、正常運転を再開すべく、再び負荷を上昇させる処理を行う。この際、ステージング処理部１００のパターン選択部１００３は、フラッシュバック回復時における運転状態に応じて、正常運転再開時に使用するステージングパターンを選択する処理を行う。
例えば、図１８によれば、時刻ｔ１’〜ｔ２において、タービン負荷Ｌ１’に対応してステージングブロック３Ａのみが燃焼処理を実施している。この場合、パターン選択部１００３は、フラッシュバック回復後の時刻ｔ２における運転状態が、ステージングパターンＳＰ２よりもステージングパターンＳＰ１のほうに近いと判断し、時刻ｔ２以降の正常運転を、ステージングパターンＳＰ１にしたがって実施することを選択する（図１８参照）。

一方、図１９は、燃焼システム１がステージングプログラムＳＰ１にしたがって、正常運転している場合において、時刻ｔ１で、ステージングブロック３Ａを構成するメイン燃料ノズル３０、３１、３２、３３（図８参照）のいずれかでフラッシュバックが発生した場合における燃焼制御装置１０の復帰処理を表している。
このとき、図１８に示した場合と同様に、負荷調整部１０１は、直ちにタービン負荷ＬをＬ１’まで低減させ、さらにステージング処理部１００は、フラッシュバックが発生していない方のステージングブロック３Ｂを選択してタービン負荷Ｌ１’に対応する燃焼を行う。これにより、ステージングブロック３Ａへの燃料供給が停止され（図１９参照）、ステージングブロック３Ａで発生したフラッシュバックは消失する。

次に、時刻ｔ２において、発生箇所特定部１０２が、確実にフラッシュバックが消失したと判定すると、負荷調整部１０１は、正常運転を再開すべく、再び負荷を上昇させる処理を行う。
図１９によれば、時刻ｔ１’〜ｔ２において、タービン負荷Ｌ１’に対応してステージングブロック３Ｂのみが燃焼処理を実施している。この場合、パターン選択部１００３は、フラッシュバック回復後の時刻ｔ２における運転状態が、ステージングパターンＳＰ１よりもステージングパターンＳＰ２のほうに近いと判断し、時刻ｔ２以降の正常運転を、ステージングパターンＳＰ２にしたがって実施することを選択する（図１９参照）。

図２０は、第５の実施形態に係る燃焼制御装置の処理フローを説明する図である。
ここで、第１〜第４の実施形態と同一の処理ステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係る燃焼制御装置１０の処理フローは、第３の実施形態と同様に、フラッシュバック状態からの回復後（ステップＳ１３：ＹＥＳ）に、燃焼システム１の通常運転を再開する（ステップＳ３０）。ただし、本実施形態においては、燃焼システム１の通常運転を再開する前に、パターン選択部１００３が、フラッシュバック回復後（図１４、時刻ｔ１’〜ｔ２）の運転状態が、ステージングパターンＳＰ１、ＳＰ２のいずれに近いかを判定する（ステップＳ５０）。そして、時刻ｔ２における運転状態がステージングパターンＳＰ１に近い場合（ステップＳ５０：ＹＥＳ）、パターン選択部１００３は、ステージングパターンＳＰ１を選択する（ステップＳ５１ａ）。また、時刻ｔ２における運転状態がステージングパターンＳＰ２に近い場合（ステップＳ５０：ＮＯ）、パターン選択部１００３は、ステージングパターンＳＰ２を選択する（ステップＳ５１ｂ）。
ステップＳ５０〜Ｓ５１ａ、Ｓ５１ｂにおける処理の例として、パターン選択部１００３は、フラッシュバック回復後（時刻ｔ２）の時点において、タービン負荷Ｌ１’に対応して実際に燃焼を維持しているステージングブロックが、ステージングブロック３Ａである場合にはステージングパターンＳＰ１を、ステージングブロック３Ｂである場合にはステージングパターンＳＰ２を選択するようにしてもよい。

パターン選択部１００３がステージングパターンＳＰ１、ＳＰ２の何れかを選択すると、ステージング処理部１００は、そのステージングパターンにしたがって燃料供給を行う。これにより、燃焼システム１の正常運転が開始される（ステップＳ３０）。なお、ステップＳ３０においてステージングパターンＳＰ２にしたがって運転しているときは、パターン選択部１００３は、上述したように、ステージングパターンＳＰ１と一致（交差）する段階で、ステージングパターンＳＰ１に移行してもよい。

以上の処理により、燃焼システム１は、フラッシュバック回復処理の後、通常の運転ラインに復帰するにあたり、その時点における運転状態から最も近い運転ラインを選択しながら軌道修正を行う。このようにすることで、いずれのステージングブロックでフラッシュバックが発生したとしても、そこから通常運転を再開するにあたり、燃料供給先の急峻な切り替えが起こらない。つまり、第５の実施形態に係る燃焼システム１は、第４の実施形態に係る燃焼システム１と比較して、ステージングパターンを予め複数用意しておく必要があるものの、その分、フラッシュバック回復処理に合わせたステージングパターンの選択が可能となり、より負荷変動量の小さい運転再開を実現することができる。

なお、上述した第４、第５の実施形態に係る燃焼制御装置１０の処理フローは、それぞれ図１５、図２０に示したものに限定されることはない。例えば、正常運転再開処理（図１５、図２０のステップＳ３０）がなされる場合に、さらに第３の実施形態に係る燃焼制御装置１０のように、フラッシュバックによる燃焼器２の故障有無判定処理（図１２のステップＳ３１）を実施してもよい。この場合、第４、第５の実施形態に係る燃焼制御装置１０は、故障判定部１０４を備えるものとする。

なお、上述の各実施形態に係る燃焼システム１は、いずれも、２つのステージングブロック３Ａ、３Ｂを有し、ステージングブロック３Ａ、３Ｂごとに燃焼処理を実施する態様として説明した。しかし、当該実施形態に係る燃焼システム１は、この態様に限定されず、例えば、３つ以上のステージングブロックを有する態様であってもよい。この場合、ステージングパターンＳＰ（ＳＰ１、ＳＰ２）は、タービン負荷Ｌに応じた３つ以上の各ステージングブロックへの燃料の供給量を定めるものとする。

なお、上述の燃焼制御装置１０は、内部にコンピュータシステムを有している態様であってもよい。そして、上述した燃焼制御装置１０の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
また燃焼制御装置１０は、上述した各機能部が、さらにネットワークを介して接続された複数の装置に分散して具備されるものであってもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

上述の燃焼システム、燃焼制御装置、燃焼制御方法及びプログラムによれば、フラッシュバックが生じた際の復帰、停止処理における装置への負担を軽減することができる。

１・・・燃焼システム
１０・・・燃焼制御装置
１００・・・ステージング処理部
１０１・・・負荷調整部
１０２・・・発生箇所特定部
１０３・・・記憶部
１０４・・・故障判定部
１００１・・・ブロック選択部
１００２・・・ステージング切替部
１００３・・・パターン選択部
２・・・燃焼器
２１・・・メイン燃料供給口
２２・・・パイロット燃料供給口
２３・・・状態量センサ
３・・・メイン燃料ノズル群
３ａ・・・パイロット燃料ノズル
３０〜３７・・・メイン燃料ノズル
４０〜４４・・・逆火検知部
５・・・燃料調整部
６・・・タービン
７・・・発電機

Claims (11)

1. 燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御装置であって、
   前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示するステージング処理部と、
   前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う負荷調整部と、
   を備える燃焼制御装置。
2. 前記負荷調整部は、
   前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失した場合において、さらに負荷量を下げて前記燃焼システムの停止処理を実施する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
3. 前記負荷調整部は、
   前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失した場合において、再度、負荷量を上昇させて前記燃焼システムの通常運転を再開する
   ことを特徴とする請求項１に記載の燃焼制御装置。
4. 前記フラッシュバックが発生した後、当該フラッシュバックにより前記燃焼システムが故障していないか否かを、前記燃焼システムの状態量から判定する故障判定部を更に備え、
   前記負荷調整部は、
   前記負荷量を低減する処理の後、前記フラッシュバックが消失し、かつ、前記燃焼システムが故障していないと判定した場合に、再度、負荷量を上昇させて前記燃焼システムの通常運転を再開する
   ことを特徴とする請求項３に記載の燃焼制御装置。
5. 前記故障判定部は、
   前記フラッシュバック発生前に取得した前記状態量の推移と、当該フラッシュバック発生後に取得した前記状態量の推移と、に基づいて、当該フラッシュバックにより前記燃焼システムが故障していないか否かの判定を行う
   ことを特徴とする請求項４に記載の燃焼制御装置。
6. 前記ステージング処理部は、
   前記負荷調整部による前記負荷量を低減する処理により前記フラッシュバックが消失した時点における運転状態が、前記ステージングパターンで定められた運転ラインから外れている場合に、燃料供給が停止しているステージングブロックと、燃料供給がなされ燃焼処理を継続しているステージングブロックと、の燃料供給先を切り替える処理を行う
   ことを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の燃焼制御装置。
7. 前記ステージング処理部は、
   前記負荷調整部による前記負荷量を低減する処理により前記フラッシュバックが消失した時点における運転状態に応じて、複数の異なるステージングパターンから一を選択し、当該選択されたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示する
   ことを特徴とする請求項３から請求項５の何れか一項に記載の燃焼制御装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載の燃焼制御装置と、
   軸線に沿って延びてパイロット燃料が供給されるパイロット燃料ノズルと、
   前記軸線と平行に延びて前記パイロット燃料ノズルの周囲に複数設けられ、メイン燃料が供給されるメイン燃料ノズルの一以上の組で構成される複数のステージングブロックと、
   前記複数のステージングブロックのそれぞれに対応して複数設けられ、当該対応するステージングブロックを構成する少なくとも一のメイン燃料ノズルにおいて発生したフラッシュバックを検知する逆火検知部と、
   を有する燃焼器と、
   を備えることを特徴とする燃焼システム。
9. 前記逆火検知部は、
   前記メイン燃料ノズルの対ごとに設けられ、当該対において発生する前記フラッシュバックが検知可能となるように配されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の燃焼システム。
10. 燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御方法であって、
    ステージング処理部が、前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示し、
    負荷調整部が、前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う
    燃焼制御方法。
11. 燃焼システムに用いられ、フラッシュバックを検知する逆火検知部からの検知信号に基づいて前記フラッシュバックが発生したメイン燃料ノズルを含むステージングブロックへの燃料供給を停止する燃焼制御装置のコンピュータを、
    前記燃焼システムの負荷量のレベルに応じて複数の前記ステージングブロックのうち燃料供給を停止させる少なくとも一つのステージングブロックが切り替わるように、当該負荷量と、前記ステージングブロック各々への燃料供給量と、の対応関係が定められたステージングパターンに基づいて、当該ステージングブロック各々への燃料供給またはその停止を指示するステージング処理手段、
    前記逆火検知部から前記検知信号が入力された場合に、当該逆火検知部に対応するステージングブロックへの燃料供給が停止されるレベルであって、当該ステージングブロックごとに異なるレベルまで前記負荷量を低減する処理を行う負荷調整手段、
    として機能させるプログラム。

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