JP6325235B2

JP6325235B2 - ターボ機械及びターボ機械の多段燃焼システム

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Publication number: JP6325235B2
Application number: JP2013232639A
Authority: JP
Inventors: ウェイ・チェン; アブドゥル・ラフィー・カーン; デリック・ウォルター・シモンズ
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2013-11-11
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2033-11-11
Also published as: US9291098B2; JP2014112027A; US20140130477A1; EP2733425B1; CN203847250U; EP2733425A1

Description

本明細書で開示される主題は、ターボ機械、並びにターボ機械の多段燃焼システムに関する。

ターボ機械は、燃焼器、タービンセクション、及び移行部品を含むことができる。燃焼器は、燃料及び空気が燃焼して作動流体を生成する内部を定めるように形成される。タービンセクションは、燃焼器から下流側に配置され、発電運転において燃焼器内に生成される少なくとも作動流体を受け入れ可能であるように形成される。移行部品は、燃焼器とタービンセクションの間に流体配置される。従って、移行部品は、作動流体を燃焼器からタービンセクションに移送するよう構成される。

ターボ機械によって使用される燃料は、多くの場合、高価で、所与のターボ機械作動において揮発性が不十分であるか又は過剰である可能性がある。しかしながら、一般的には、ターボ機械は、これらの懸念点を軽減するような燃料柔軟性に欠けている。

米国特許第８，１１２，２１６号明細書

本発明の１つの態様によれば、ターボ機械が提供され、該ターボ機械は、作動流体を生成するよう燃料が燃焼可能な燃焼器と、発電運転のため作動流体を受け入れ可能なタービンセクションと、追加燃料が燃焼可能であり、作動流体を前記燃焼器から前記タービンセクションに移送するよう配置された移行部品と、燃焼器及び移行部品に結合された多段燃焼システムと、を含む。多段燃焼システムは、燃料及び追加燃料の成分を複数モードで配合するよう構成される。

本発明の別の態様によれば、ターボ機械の多段燃焼システムが提供される。ターボ機械は、作動流体を生成するよう燃料が燃焼可能な燃焼器と、発電運転のため作動流体を受け入れ可能なタービンセクションと、追加燃料が燃焼可能である移行部品と、を含む。移行部品は、作動流体を前記燃焼器から前記タービンセクションに移送するよう配置可能であり、複数のモードで配合された燃料を燃焼器のヘッド端部に送給するよう配置可能なヘッド端部噴射装置と、複数のモードで配合された追加燃料を燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給するよう配置可能な軸方向多段噴射装置と、を含む。

本発明の更に別の態様によれば、ターボ機械の作動方法が提供され、燃焼器において燃料を燃焼させて作動流体を生成するステップと、作動流体を燃焼器から移行部品を通じて移送するステップと、移行部品において追加燃料を燃焼させるステップと、燃料と追加燃料の成分を複数のモードで配合するステップと、を含む。

これら及び他の利点並びに特徴は、図面を参照しながら以下の説明から明らかになるであろう。

本発明とみなされる主題は、本明細書と共に提出した特許請求の範囲に具体的に指摘し且つ明確に特許請求している。本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、添付図面を参照しながら以下の詳細な説明から明らかである。

ターボ機械の概略側面図。ターボ機械の移行部品及び多段燃焼システムの構成要素の斜視図。図１に示すターボ機械の燃料回路の概略図。図１のターボ機械の別の燃料回路の概略図。種々の実施形態による、燃料噴射のモードを示すフロー図。ウォッベ指数作動ウィンドウの改善に関するグラフ。保炎能力の改善に関するグラフ。

この詳細な説明は、例証として図面を参照しながら、本発明の利点及び特徴と共に例示的な実施形態を説明している。

幾つかの態様によれば、ターボ機械及びターボ機械の軸方向多段燃焼システムが提供される。これにより、ターボ機械運転の燃料柔軟性の向上、比較的広いウォッベ指数を有するターボ機械運転、フラッシュバックマージンの増大、及び熱音響効果の制御の向上を可能にする。

図１及び２を参照すると、ターボ機械１０が提供される。ターボ機械は、燃焼器２０、タービンセクション３０、移行部品４０、及び軸方向多段燃焼システム５０を含む。燃焼器２０は、ライナ２１及び流れスリーブ２２を含む。ライナ２１は、燃料及び空気が燃焼して作動流体を生成する内部２３を定めるように形成される。流れスリーブ２２は、ライナ２１の周りに配置され、第１の空気流れ経路を定める。タービンセクション３０は、燃焼器２０から下流側に配置され、発電工程において燃焼器２０にて生成される少なくとも作動流体を受け入れ可能であるように形成される。

移行部品４０は、燃焼器２０の下流側セクション２５とタービンセクション３０の前方段３１との間に流体配置される。従って、移行部品４０は、作動流体を燃焼器２０からタービンセクション３０に移送するよう構成される。移行部品４０は、ライナ４１とインピンジメントスリーブ４２とを含む。ライナ４１は、作動流体が燃焼器２０からタービンセクション３０に移送される内部４３を定めるように形成される。インピンジメントスリーブ４２は、ライナ４１の周りに配置されて第２の空気流れ経路４４を定め、第１の空気流れ経路２４と連通することができる。

図２に示すように、移行部品４０は、燃焼器２０に接続可能であり且つ該燃焼器２０を通って定められる流路の支配的方向とほぼ整列した前方端部４５と、タービンセクション３０に接続可能であり且つ該タービンセクション３０及び中央部分４７の支配的方向とほぼ整列した後方端部４６とを含む。中央部分４７は、前方端部４５から後方端部４６に延びる。前方端部４５は、燃焼器２０の下流側セクション２５の同様の形状と対応したほぼ環状の形状とすることができる。後方端部４６は、ターボ機械１０のロータに対する円周方向寸法で細長にすることができる。
中央部分４７は、前方端部４５の環状形状が後方端部４６の細長形状に漸次的に変化するように形成される。加えて、中央部分４７は、後方端部４６が前方端部４５から軸方向内向きに配置されるように、ロータに対する半径方向湾曲部を含むことができる。

実施形態によれば、燃焼器２０を通る流路は、タービンセクション３０を通る流路からオフセットされる場合がある。移行部品４０の湾曲形成によって、オフセットにも関わらず、流体が燃焼器２０からタービンセクション３０に流れることが可能になる。

ターボ機械１０は、燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０において燃料及び／又は空気の軸方向多段噴射又は遅延希薄噴射（ＬＬＩ）を実施するよう構成することができる。このような場合、追加の燃料を燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０の内部４３により受けて燃焼することができる。軸方向多段噴射又はＬＬＩ技術の使用の結果として、他の方法で実施可能なものと比べて。燃料及び追加燃料のより完全な燃焼を達成することができる。これは、燃焼器２０及び移行部品４０における高発熱量及び／又は低発熱量の燃料の使用を可能にすることができ、これにより、ターボ機械１０運転における燃料コストを低減し、及び燃焼器２０において低発熱量燃料が使用される場合でも全体としてのターボ機械１０からの汚染物質（例えば、窒素酸化物）のエミッションの減少をもたらすことができる。

軸方向多段燃焼システム５０は、燃焼器２０及び移行部品４０の一方又は両方に結合することができる。軸方向多段燃焼システム５０は、燃料及び追加燃料を燃焼器２０及び移行部品４０に有利に噴射できるようにターボ機械１０の運転の複数のモードにおいて燃料と追加燃料両方の成分を配合するよう構成されている。軸方向多段燃焼システム５０は、ヘッド端部噴射装置５１及び軸方向多段噴射装置５２を含む。ヘッド端部噴射装置５１は、燃焼器２０の下流側セクション２５から上流側に定められる燃焼器２０のヘッド端部２６に燃料を送給するよう配置可能である。ヘッド端部２６は、ヘッド端部噴射装置５１を種々の構成で取り付けることができるエンドプレート２６０を含むことができる。軸方向多段噴射装置５２は、燃焼器２０の下流側セクション２５に、及び移行部品４０に追加燃料を送給するよう配置可能である。

軸方向多段噴射装置５２は、少なくとも第１段５２０、及び該第１段５２０から下流側に配置される第２段５２１において配列することができる。３つ又はそれ以上の軸方向多段噴射装置５２を第１段５２０に配置することができ、実質的に均等な円周方向分布で燃焼器２０の下流側セクション２５の周りに配列することができる。第１の燃料マニホルド５３を設け、第１段５２０の軸方向多段噴射装置５２に追加燃料を供給することができる。同様に、３つ又はそれ以上の軸方向多段噴射装置５２を第２段５２１に配置することができ、実質的に均等な円周方向分布で移行部品４０の周りに配列することができる。第２の燃料マニホルド５４を設け、第２段５２１の軸方向多段噴射装置５２に追加燃料を供給することができる。図２に示すように、第２の燃料マニホルド５４及び第２段５２１の軸方向多段噴射装置５２は、移行部品４０の半径方向湾曲部の始まりから直ぐ前の軸方向位置に配置することができる。

実施形態によれば、第１及び第２の燃料マニホルド５３、５４は、互いに対して、また以下で説明される燃料回路に結合することができ、該燃料回路はまた、ヘッド端部噴射装置５１に結合することができる。燃料回路は、種々のタイプの燃料を扱い、ヘッド端部噴射装置５１及び軸方向多段噴射装置５２にこの種々のタイプの燃料を提供するよう構成することができる。従って、燃料回路は、燃料の種々の配合物をヘッド端部噴射装置５１に提供し、追加燃料の種々の配合物を軸方向多段噴射装置５２に提供するよう構成することができる。実施形態によれば、第１段５２０の軸方向多段噴射装置５２に供給される追加燃料の種々の配合物は、第２段５２１の軸方向多段噴射装置５２に供給される追加燃料の種々の配合物と同様であってもよく、或いは異なっていてもよい。

ヘッド端部噴射装置５１及び軸方向多段噴射装置５２に供給されることになる燃料及び追加燃料のそれぞれの配合物の決定は、実際に現行のターボ機械１０の複数の運転モードのうちの１つに応じて行うことができる。ターボ機械１０の複数の運転モードの各モードは、他のモードと、或いは予め定められたスケジュール及び／又は特定のターボ機械１０の負荷に応じて互換的に利用することができる。ターボ機械１０の複数の運転モードでのターボ機械１０の運転能力は、燃料柔軟性、比較的広いウォッベ指数での運転、及びフラッシュバックマージンの増大をもたらす。

実施形態によれば、複数のモードは、少なくとも第１から第４のモードのうちの１つ又はそれ以上を含む。第１のモードでは、ヘッド端部噴射装置５１は、燃料として天然ガスを燃焼器２０のヘッド端部２６に送給し、軸方向多段噴射装置５２は、追加燃料としてシンガス又は低発熱量ガスを燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０に送給する。第２のモードでは、ヘッド端部噴射装置５１は、燃料として天然ガス及びシンガスを燃焼器２０のヘッド端部２６に送給し、軸方向多段噴射装置５２は、追加燃料として低発熱量ガスを燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０に送給する。第３のモードでは、ヘッド端部噴射装置５１は、燃料として低発熱量ガスを燃焼器２０のヘッド端部２６に送給し、軸方向多段噴射装置５２は、追加燃料として天然ガス又は低発熱量ガスを燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０に送給する。第４のモードでは、ヘッド端部噴射装置５１は、燃料として天然ガスと低発熱量ガスの第１の配合物（例えば、約１０％〜５０％の天然ガスの配合レベル）を燃焼器２０のヘッド端部２６に送給し、軸方向多段噴射装置５２は、追加燃料として天然ガスと低発熱量ガスの第２の配合物（例えば、約１０％〜５０％の天然ガスの配合レベル）を燃焼器２０の下流側セクション２５及び移行部品４０に送給する。

代替の実施形態に従って、図３〜図５を参照すると、燃料回路及びターボ機械１０の別の運転モードが示されている。

図３を参照すると、ガス燃料１は、パージされ、一次、二次、又は三次構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供され、及び／又は軸方向多段噴射装置５２を介して燃焼用に提供することができる。ガス燃料１は、天然ガス又はメタンのような１つ又はそれ以上のタイプの高発熱量燃料を含むことができる。一次、二次、又は三次構成とは、同時に作動されるヘッド端部噴射装置５１の燃料ノズルのセットを意味し、また、燃料ノズルの作動レベル（すなわち、中央バーナが作動、又は外側アニュラスバーナが作動、或いは、中央バーナ及び外側アニュラスバーナが作動することができる）を意味する。

図４を参照すると、ガス燃料２は、パージされ、及び／又は一次Ａ又は一次Ｂ構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供することができる。ガス燃料２は、シンガスのような、１つ又はそれ以上のタイプの高発熱量燃料を含むことができる。上述のように、一次Ａ又は一次Ｂ構成は、同時に作動されるヘッド端部噴射装置５１の燃料ノズルのセットを意味し、また、燃料ノズルの作動レベル（すなわち、中央バーナが作動、又は外側アニュラスバーナが作動、或いは、中央バーナ及び外側アニュラスバーナが作動することができる）を意味する。

図５を参照すると、ターボ機械１０は、モードＭ１、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ６及びＭ６．４で運転することができる。モードＭ２及びＭ５は、図示していないが、それぞれ、モードＭ１及びＭ３が重なり合い、モードＭ４及びＭ６が重なり合った中間モードであると理解することができる。

Ｍ１（すなわち、第１又は始動）モードでは、実際に最大でターボ機械１０速度の約８１％までとすることができ、ガス燃料１が二次構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供される（例えば、燃焼器２０において）。図５に示すように、二次構成は、ヘッド端部噴射装置５１の中央燃料ノズル及び２つの外側燃料ノズルにおける中央バーナの作動を含む。

Ｍ３（すなわち、第２の又は追加の始動）モードでは、実際に燃焼の火炎温度が約２，２００°Ｆに達するまでとすることができ、ガス燃料１が二次構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃料用に提供され、ガス燃料２が、一次Ａ構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃料用に提供される。図５に示すように、一次Ａ構成は、中央燃料ノズルの外側アニュラスバーナの作動と、ヘッド端部噴射装置５１の残りの３つの外側燃料ノズルの中央バーナ及び外側アニュラスバーナの作動を含む。

Ｍ４（すなわち、第３の又は完全始動）モードでは、実際にターボ機械１０が１００％速度に達するまでとすることができ、ガス燃料１は、二次構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供され、ガス燃料２は、一次Ａ構成及び一次Ｂ構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供される。図５に示すように、一次Ｂ構成は、ヘッド端部噴射装置５１の燃料ノズルの各々の中央バーナ及び外側アニュラスバーナの作動を含む。

Ｍ６（すなわち、第４の又はベース負荷）モードでは、ガス燃料１及び２が、３次、一次Ａ及び一次Ｂ構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供されるが、ガス燃料１は、軸方向多段噴射装置５２に更に提供される。図５に示すように、３次、一次Ａ及び一次Ｂ構成は、ヘッド端部噴射装置５１の燃料ノズルの各々の外側アニュラスバーナの作動を含む。

Ｍ６．４（すなわち、第５又は過燃焼）モードでは、ガス燃料１及び２が、一次、二次、三次、一次Ａ及び一次Ｂ構成でヘッド端部噴射装置５１を介して燃焼用に提供されるが、ガス燃料１は、軸方向多段噴射装置５２に更に提供される。図５に示すように、一次、二次、三次、一次Ａ及び一次Ｂ構成は、燃料ノズルの各々の外側アニュラスバーナの作動と、ヘッド端部噴射装置５１の中央燃料ノズルの中央バーナの追加作動とを含む。

ターボ機械１０のＭ６モードの運転からのターンダウン中、ターボ機械１０は、Ｍ６モードからＭ４モード、及びＭ４モードからＭ３モードに進むことができる。

図６を参照すると、上述のターボ機械１０の運転によって提供されるウォッベ指数作動ウィンドウの改善に関するグラフが示される。図６に示すように、燃焼器２０及び移行部品４０内で燃空比が増大すると、ターボ機械１０の作動温度は、急激に増大して高温に達し、次いで、ほぼ急激に低下する。低下期間中、ウォッベ指数値に従って、第１の比較的高温のウィンドウ６０の間は燃焼用に低発熱量燃料を利用でき、他方、第２の比較的低温のウィンドウ６１の間は高発熱量燃料を利用することができる。燃料柔軟のある運転を実施する上述のターボ機械１０の能力によって、ターボ機械１０が、第１の比較的高温のウィンドウ６０から第２の比較的低温のウィンドウ６２まで広範囲にわたる温度ウィンドウ６２に沿って効果的に作動できるようになる。

図７を参照すると、上述のターボ機械１０の運転によって提供される保炎能力の改善に関するグラフが示されている。図７に示すように、高い逆火リスクと天然ガスベースラインの間の作動領域が２つの点線の間に見られる。下側の点線と、破線及び実線との間のそれぞれの区域は、それぞれ、１０％及び２０％天然ガスのような高発熱量燃料の所与のパーセンテージを有する燃料タイプに関連する逆火マージンを表している。これらの区域のサイズ及び形状は、一次分割パーセンテージが減少したとき、及びバーンオフ時間が増大したときに、所与の天然ガスパーセンテージに対して逆火マージンが増大することを示している。実際に、この作用は、天然ガスパーセンテージが減少したときにより明白である。従って、燃料柔軟性を利用し、これによりある燃料タイプにおける減少した天然ガスパーセンテージを使用するターボ機械１０の能力は、逆火又は保炎のリスクの低減につながることが分かる。

限られた数の実施形態のみに関して本発明を詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことは理解されたい。むしろ、本発明は、上記で説明されていない多くの変形、改造、置換、又は均等な構成を組み込むように修正することができるが、これらは、本発明の技術的思想及び範囲に相応する。加えて、本発明の種々の実施形態について説明してきたが、本発明の態様は記載された実施形態の一部のみを含むことができる点を理解されたい。従って、本発明は、上述の説明によって限定されるとみなすべきではなく、添付の請求項の範囲によってのみ限定される。

１０ターボ機械
２０燃焼器
２１ライナ
２２流れスリーブ
２３内部
２４第１の空気流れ経路
２５下流側セクション
２６ヘッド端部
３０タービンセクション
３１前方段
４０移行部品
４１ライナ
４２インピンジメントスリーブ
４３内部
４４第２の空気流れ経路
４５前方端部
４６後方端部
４７中央部分
５０軸方向段燃焼システム
５１ヘッド端部噴射装置
５２軸方向多段噴射装置
５３第１の燃料マニホルド
５４第２の燃料マニホルド
６０高温ウィンドウ
６１低温ウィンドウ
６２広い温度ウィンドウ
２６０末端プレート
５２０第１段
５２１第２段

Claims

ターボ機械であって、
作動流体を生成するよう燃料が燃焼可能な燃焼器と、
発電運転のため前記作動流体を受け入れ可能なタービンセクションと、
追加燃料が燃焼可能であり、前記作動流体を前記燃焼器から前記タービンセクションに移送するよう配置された移行部品と、
前記燃焼器及び移行部品に結合され、燃料及び追加燃料の成分を複数のモードで配合するよう構成された多段燃焼システムと、
を備え、
前記多段燃焼システムが、
前記燃焼器のヘッド端部に前記燃料を送給するように配置されるヘッド端部噴射装置と、
前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に前記追加燃料を送給するように配置される軸方向多段噴射装置と、
を備え、
前記複数のモードが、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料としてシンガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第１のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガス及びシンガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第２のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として低発熱量ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第３のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第４のモードと、
のうちの１つ又はそれ以上を含み、
前記ヘッド端部噴射装置が、
中央バーナと中央バーナの周囲に配列された外側アニュラスバーナを含む中央燃料ノズルと、
前記中央燃料ノズルの周囲に配列された外側燃料ノズルと、
を備え、
外側燃料ノズルの各々は、中央バーナと中央バーナの周囲に配列された外側アニュラスバーナを含む、
ターボ機械。
前記移行部品が湾曲している、請求項１に記載のターボ機械。
前記燃焼器を通る流路が、前記タービンセクションを通る流路からオフセットしており、前記移行部品が、
前記燃焼器を通る流路と整列した前方端部と、
前記タービンセクションを通る流路整列した後方端部と、
を含む、請求項１に記載のターボ機械。
前記軸方向多段噴射装置が、第１段と該第１段から下流側に配置される第２段とに配列され、
前記第１段は、前記燃焼器と前記移行部品との間の接続部の前方に近接し、
前記第２段は、前記移行部品の半径方向湾曲部の前方にある、
請求項１に記載のターボ機械。
前記第１段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給する第１の燃料マニホルドと、
前記第２段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給する第２の燃料マニホルドと、
を更に備え、
前記移行部品は、前記燃焼器と整列した前方端から、前記タービンセクションと整列した後方端部まで湾曲部を有し、
前記第１の燃料マニホルドと前記第２の燃料マニホルドは、前記湾曲部の前方に配置される、
請求項４に記載のターボ機械。
前記複数のモードが、始動モード、ベース負荷モード、及び過燃焼モードを含む、請求項１に記載のターボ機械。
作動流体を生成するよう燃料が燃焼可能な燃焼器と、発電運転のため前記作動流体を受け入れ可能なタービンセクションと、追加燃料が燃焼可能である移行部品と、を含むターボ機械の多段燃焼システムであって、
前記移行部品が、前記作動流体を前記燃焼器から前記タービンセクションに移送するよう配置可能であり、
前記移行部品が、
複数のモードで配合された燃料を前記燃焼器のヘッド端部に送給するように配置されるヘッド端部噴射装置と、
複数のモードで配合された追加燃料を前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給するように配置される軸方向多段噴射装置と、
前記軸方向多段噴射装置を前記燃焼器の下流側セクションと前記移行部品に結合する複数のカップリングと、
を備え、
前記ヘッド端部噴射装置が、
中央バーナと中央バーナの周囲に配列された外側アニュラスバーナを含む中央燃料ノズルと、
前記中央燃料ノズルの周囲に配列され、各々が中央バーナと中央バーナの周囲に配列された外側アニュラスバーナを含む外側燃料ノズルと、
と、
を備え、
前記複数のモードが、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスを前記中央燃料ノズルの前記中央バーナと２つの前記外側燃料ノズルのみを介して前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料としてシンガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第１のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガス及びシンガスを２つの前記外側燃料ノズルの前記中央バーナのみと前記中央燃料ノズル及び３つの前記外側燃料ノズルの前記中央バーナ及び前記外側アニュラスバーナを介して前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第２のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として低発熱量ガスを前記中央燃料ノズル及び全ての前記外側燃料ノズルの前記中央バーナ及び前記外側アニュラスバーナを介して前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第３のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記中央燃料ノズル及び全ての前記外側燃料ノズルの前記外側アニュラスバーナのみを介して前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第４のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記中央燃料ノズルの前記中央バーナ及び前記外側アニュラスバーナと全ての前記外側燃料ノズルの前記外側アニュラスバーナのみを介して前記中央燃料ノズル及び全ての前記外側燃料ノズルの前記外側アニュラスバーナのみを介して前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第５のモードと、
を含む、
多段燃焼システム。
前記軸方向多段噴射装置が、第１段と、該第１段の下流側に配置された第２段とで配列される、請求項７に記載の多段燃焼システム。
前記第１段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給する第１の燃料マニホルドと、
前記第２段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給する第２の燃料マニホルドと、
を更に備え、
前記移行部品は、前記燃焼器と整列した前方端から、前記タービンセクションと整列した後方端部まで湾曲部を有し、
前記第１の燃料マニホルドと前記第２の燃料マニホルドは、前記湾曲部の前方に配置される、
請求項８に記載の多段燃焼システム。
前記複数のモードが、始動モード、ベース負荷モード、及び過燃焼モードを含む、請求項７に記載の多段燃焼システム。
ターボ機械の作動方法であって、
ヘッド端部噴射装置を介して燃焼器のヘッド端部へ燃料を供給することによって、前記燃焼器において前記燃料を燃焼させて作動流体を生成するステップと、
前記作動流体を前記燃焼器から移行部品を通じて移送するステップと、
軸方向多段噴射装置を介して追加燃料を前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に供給することによって、前記移行部品において追加燃料を燃焼させるステップと、
前記燃料と前記追加燃料の成分を複数のモードで配合するステップと、
を含み、
前記複数のモードが、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料としてシンガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第１のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガス及びシンガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第２のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として低発熱量ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガス又は低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第３のモードと、
前記ヘッド端部噴射装置が、燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器のヘッド端部に送給し、前記軸方向多段噴射装置が、追加燃料として天然ガスと低発熱量ガスを前記燃焼器の下流側セクション及び前記移行部品に送給する第４のモードと、
のうちの１つ又はそれ以上を含む、
方法。
前記軸方向多段噴射装置を第１段と該第１段から下流側に配置される第２段とに配列するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
第１の燃料マニホルドを介して前記第１段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給するステップと、
第２の燃料マニホルドを介して前記第２段の軸方向多段噴射装置に前記追加燃料を供給するステップと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
前記複数のモードが、始動モード、ベース負荷モード、及び過燃焼モードを含む、請求項１１に記載の方法。