JPH01114623A - ガスタービン燃焼器 - Google Patents

ガスタービン燃焼器

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JPH01114623A
JPH01114623A JP62270576A JP27057687A JPH01114623A JP H01114623 A JPH01114623 A JP H01114623A JP 62270576 A JP62270576 A JP 62270576A JP 27057687 A JP27057687 A JP 27057687A JP H01114623 A JPH01114623 A JP H01114623A
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gas turbine
flow rate
fuel
steam
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JP62270576A
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English (en)
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Hiroaki Okamoto
浩明 岡本
Kenji Takahara
高原　健司
Fukuo Maeda
福夫 前田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、ガスタービンプラントやフンバインドサイ
クル発電プラントに組み込まれるガスタービン燃焼器に
係り、特に、ガスタービン排気ガス中に含まれるＮｏｘ
ＩＩ度を低減させたガスタービン燃焼器に関する。
（従来の技術） ガスタービンプラントやコンバインドサイクル発電プラ
ントには、ガスタービン燃焼器が組み込まれており、こ
のガスタービン燃焼器にて燃焼せしめられた燃焼ガスを
ガスタービンに案内してガスタービンを駆動させるよう
になっている。この種のガスタービンではタービン入口
温度を上昇させるとタービン熱効率が向上することが知
られており、タービン熱効率を向上させるためにタービ
ン入口温度すなわちガスタービン燃焼器の出口温度の上
昇が図られている。
ガスタービン燃焼器の燃焼ガス温度は、ガスタービンや
燃焼器材料の耐熱限界によって制約を受けたり、ガスタ
ービン燃焼器におけるＮｏ　　（窒素置化物）対策上、
無制限に高くすることができない。
ガスタービン燃焼器のＮＯｘ発生の主な要因は、ガスタ
ービン燃焼器内における。燃焼ガスの局所的な高温化が
挙げられる。ＮＯｘの発生は、ガスタービン燃焼器内部
で燃料と空気とが拡散混合して燃焼する中で、燃料と空
気との当ｍ比が１近傍となって断熱火炎温度に近い高温
で燃焼せしめられるためである。
発生するＮＯｘの低減法として、ガスタービン燃焼器内
に水蒸気を注入する方式が知られている。
この方式は、ガスタービン燃焼器の頭部から燃料を注入
して拡散燃焼させる１段の燃焼器において、燃料ノズル
近傍から水蒸気を注入し、拡散燃焼中の燃焼ガスの温度
を低下させることによってＮＯｘの発生を抑制する方式
である。
第１０図は、ＮＯｘの発生を抑制させるガスタービン燃
焼器（１段燃焼器）の概略構造を示す縦所面図である。
このガスタービン燃焼器１は、燃料ノズル２から燃焼器
ライナ（内筒）３内の拡散燃焼域４に燃料ａを噴射させ
る一方、水蒸気噴射ノズル５から噴出される水蒸気すを
図示しないコンプレッサからの圧縮空気Ｃと予め混合さ
せ、この混合流体を燃焼器ライナ３の頭部に設けたスワ
ラ−６を通して拡散燃料域４に注入し、この拡散燃焼域
４で燃料と混合気を拡散混合させ、燃焼させている。拡
散燃焼による燃焼ガスはトランジションピース７を通っ
て図示しないガスタービンに供給され、このガスタービ
ンを駆動させた後、直接あるいは排熱回収ボイラを通っ
て大気中に排気ガスとして放出されるようになっている
。
また、ＮＯｘを低減させる他のＮＯｘ低減方法に稀薄予
混合燃焼方式が知られている。この稀薄予混合燃焼方式
は、供給燃料を理論的に必要とする以上の空気と混合さ
せて予混合気を稀薄均一化し、予混合燃焼を行なわせて
局所的高温部分の発生防止を図り、ＮＯｘの発生を抑制
する方式である。
しかし、この稀薄予混合燃焼方式は、燃料稀薄な予混合
気を用いるため燃料の燃焼が不安定である。このため、
燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を２段の燃焼域に区
画し、燃焼の安定化を図った２段予混合燃焼方式を採用
したガスタービン燃焼器がある。この２段予混合燃焼器
は上流側第１段燃焼域をａ温ガス域として少量の第１段
燃料を用いて安定した火炎を形成し、この′Ｂ温燃焼ガ
スによって燃えにくい第２段燃焼域の稀薄予混合気を安
定的に燃焼させている。
ところが、前記２段予混合燃焼器においても、第１段燃
焼域は拡散燃焼または拡散燃焼に近い燃焼をさせる必要
があるために、１段のガスタービン燃焼器（以下、１段
燃焼器という。）と同程度のＮｏ　　が発生し、ＮＯｘ
Ｏｘ発生紙減化に対し限界があった。
この２段予混合燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器
の第１段および第２段燃焼域への燃料配分は、第１１図
（Ａ）に示すように行なわれ、このときのＮｏ　　１１
１度値は第１１図（Ｂ）に示すように表わされる。破線
は水蒸気噴射のない１段燃焼器の場合を示している。第
１１図（Ａ）および（Ｂ）からガスタービン燃焼器で発
生するＮＯｘ濃度値は、第１段燃料流８配分にほぼ相似
する特性を有する。
（発明が解決しようとする問題点） ガスタービン燃焼器のＮＯｘ低減方法としての水蒸気注
入方式は、全燃料流量に関連して水蒸気４が決定される
ため水蒸気量が多く、また、水蒸気中に含まれる不純物
によりＮＯｘ以外の有害廃棄物を生成したり、タービン
ブレードなどを腐蝕させるおそれがあるため、不純物を
取り除いた純水から水蒸気を生成しなければならず、水
蒸気の生成が高価なものとなったり、また、ガスタービ
ン燃焼器に注入された水蒸気は、蒸気タービンのように
蒸気として有効な仕事をすることなく、排気ガスの一部
として大気中に放出される。他方、ガスタービンと蒸気
タービンとを組み合せたコンバインドサイクル発電プラ
ントでは、水蒸気噴射によりプラント効率が相対的に約
１％低下する。
また、２段予混合燃焼器では、水蒸気噴射を行なわない
ので水蒸気噴射に伴うプラント効率を低下させることな
く、ＮＯｘ発生発生低減化を図ることができる。
しかし、この２段予混合燃焼器においては、燃焼器ライ
ナ内の第１段燃焼域で発生するＮＯｘの低減化を図る方
法がないために、今後、ＮＯｘＯｘ発生上り一層低減さ
せる上で問題があり、例えばコンバインドサイクル発電
プラントでは燃焼ガス中の有害成分であるＮＯｘを低減
させるために大型の脱硝装置を設ける必要があり、脱硝
装置の大型化によるコストアップの要因となる等の問題
があった。
この発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、
ＮＯｘの発生量を大幅に低減させるとともに、プラント
効率の低下を最少限に維持することができるガスタービ
ン燃焼器を提供することを目的とする。
この発明の他の目的は、ＮＯｘの低減により脱硝装置を
小型化したり、あるいは不要にでき、コストダウンを図
れるガスタービン燃焼器を提供するにある。
〔発明の構成〕
（問題点を解決するための手段） この発明に係るガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナ内
に形成される燃焼室を、第１段燃料と空気とを混合燃焼
させる第１段燃焼域とこの第１段燃焼域の下流側に形成
される第２段燃焼域とに区画し、上記第２段燃焼域に空
気と第２段燃料の燃料稀薄な予混合気を注入する予混合
気噴出口を燃焼器ライナに設けたガスタービン燃焼器に
おいて、前記第１段燃焼域に水蒸気または水を注入させ
る噴射ノズルを設けたことを特徴としたものである。
（作用） このガスタービン燃焼器は、燃焼器ライナ内に形成され
る燃焼室内の第１段燃焼域に水蒸気が注入されるため、
燃焼室内の拡散燃焼部に局所的高温部の発生を防止して
ＮＯｘ発生世を大幅に低減させるとともに、第１段燃焼
域の下流側に第２段燃焼域を形成し、この燃焼域には燃
料稀薄な予混合気を注入させるので、ＮＯｘの発生がほ
とんどない稀薄予混合燃焼域が第２段燃焼域に安定的に
形成される。このため、従来の２段予混合方式を採用し
たガスタービン燃焼器に比べ、ＮＯｘ排出量を大幅に低
減させることができる。
また、第１段燃焼域に水蒸気または水を注入するために
、プラント効率は若干低下するが、水蒸気または水の注
入口は、全燃料流上に対してではなく、第１段燃料流ｍ
に関連させて決定されるので、従来の１段のガスタービ
ン燃焼器に注入される水蒸気量に比べて例えば１／３以
下と著しく少なくなるので、プラント効率の低下も従来
の１段ガスタービン燃焼器に較べ１／３〜１１５にする
ことができ、プラント効率がほとんど低下しない状態で
運転できる。
（実施例） 以下、この発明に係るガスタービン燃焼器の一実施例に
ついて添付図面を参照して説明する。
第２図および第３図はこの発明に係る２段予混合燃焼方
式を採用したガスタービン燃焼器１０をガスタービンプ
ラント１１に組み込んだ例を示しており、このガスター
ビンプラント１１はガスタービン１２と同軸に設けられ
たコンプレッサ１３の駆動により吐出された圧縮空気を
ガスタービン燃焼器１０に案内し、このガスタービン燃
焼器１０の燃焼器ライナ１４内に形成される燃焼室１５
で燃料とともに燃焼させ、その燃焼ガスをトランジショ
ンピース１６を経てガスタービン１２に供給し、このガ
スタービン１２を駆動させて仕事をし、発Ｍ機１７を回
転駆動させるようになっている。
ガスタービン１２で仕事をした燃焼ガスは、脱硝袋ｒａ
１８を経て煙突１９から排気ガスとして大気中に放出さ
れるようになっている。この場合、排気ガス中に含まれ
るＮＯｘ等の排出迅を大幅に軽減できるので、現在の環
境基準では、脱硝装置の小型化が図れ、必要に応じて全
く不要となる。
ガスタービン燃焼器１０がコンバインドサイクル発電プ
ラントに組み込まれる場合には、ガスタービン１２の下
流側に図示しない排熱回収ボイラが備えられ、この排熱
口取ボイラにより排気ガス中の排熱を利用して蒸気ター
ビンプラント（図示省略）を駆動させる蒸気を発生させ
るようになっている。
一方、ガスタービン燃焼器１０は、第１図に示すように
外壁２０内に燃焼器ライナ１４が内筒として収納されて
おり、この燃焼器ライナ１４内に燃焼室１５が、燃焼器
ライナ１４と外壁２０との間に環状の圧縮空気Ｃの流路
２１がそれぞれ形成される。この流路２１を通ってコン
プレッサ１３からの圧縮空気が案内される。燃焼室１５
内は上流側の第１段燃料流八とこの燃焼域下流側の第２
段燃焼域Ｂとに区画される。外壁２０は第３図に示すよ
うに筒状ケーシングであっても、他の構造や形状であっ
てもよい。
また、燃焼器ライナ１４の頭部側の外壁２０には、第１
段燃料ノズル２３が中央部に設けられ、その外周側に水
蒸気（または水）用蒸気ヘッダ２４と第２段燃料ヘッダ
２５がほぼ同心円状に形成される。第１段燃料ノズル２
３は燃焼器ライナ１４のヘッド部まで延びて終端し、第
１段燃焼１ｉｉ！Ａにノズル口から第１段燃料流１を拡
散して噴射させるようになっている。
一方、蒸気ヘッダ２４には第２図に示すように蒸気供給
管２６を通して水蒸気（水でもよい。）ｂが供給される
ようになっており、供給される水蒸気量は蒸気供給管２
６の途中に設けられた流量調節弁２７にて流量調節され
る。この流ａＷ４節弁２７は１ＩＩＪＩＤ演算混２８の
蒸気流ｆｆｌ制御部２９ａからの水蒸気流ｆｆ１ｌｌｌ
ｔｌｌ信号ｅによりコントロールされる。
また、゛蒸気ヘッダ２４には複数の噴射ノズル３０が設
けられており、この噴射ノズル３０のノズル口は燃焼器
ライナ１４の外壁２０側ヘッド空間３１内のスワラ−３
２に向って噴射されるように指向されている。スワラ−
３２は第１段燃料ノズル２３の自由端側で燃焼器ライナ
１４のヘッド部との間に設けられ、ヘッド空間３１内に
噴射された水蒸気はここで圧縮空気と混合され、混合流
体となってスワラ−３２および燃焼器ライナ１４の頭部
に形成される冷却空気孔（図示せず）により第１段燃料
流Ａに渦流をなして噴射される。
他方、第２段燃料ヘッダ２５には第２段燃料管３４を介
して第２段燃料ａ２が供給され、供給された第２段燃料
ａ２は、複数の第２段燃料ノズル３５から予混合室３６
内に噴射されるようになっている。予混合室３６は第２
段燃料ノズル３５側に開口する例えば８本の角筒状ある
いは円筒状の予混合ケーシング３７により燃焼器ライナ
１４と外壁２０との間に形成され、第２段燃料ａ２はこ
の予混合至３６内でコンプレッサ１３からの圧縮空気Ｃ
と予混合され、燃料稀薄な予混合気ｄが作られる。この
予混合気ｄは、燃焼器ライナ１４内の第２段燃焼域Ｂに
向って臨む複数の予混合気噴出口３８を通って噴射され
、逆火現象を防止するとともに、第２段燃焼域Ｂ内で稀
薄予混合燃焼させるようになっている。予混合室３６は
燃焼器ライナ１４の周りに環状のアニユラス室としても
よい。
ところで、第１段燃料ノズル２３および第２段燃料ノズ
ル３５に燃料を供給する燃料系統４０には第２図に示す
ように全燃料流量調節弁４１および燃料分配装置４２が
配置される。上記全燃料流量調節弁４１および燃料分配
装置４２は制御演算器２８の燃料流量制御部２９ｂから
燃料制御信号ｆ１ｇを入力して制御される。このうち、
燃料分配装置４２は第１段燃料ａ１と第２段燃料ａ２と
を機内に分配しており、分配された第１段および第２段
燃料ａ　、ａ２はそれぞれの燃料供給管４３．３４を通
って第１段および第２段燃料ノズル２３．３５に送られ
るようになっている。
しかして、第１段燃料ノズル２３や第２段燃料ノズル３
５から第１段燃焼域Δおよび第２段燃焼ｂＸＢに送られ
、ここで燃焼した燃焼ガスは、燃焼器ライナー４の周壁
に形成された複数の冷却室気孔（図示せず）や希釈空気
孔４５から供給されるライナ冷却空気りおよび希釈空気
ｉと混合し、燃焼器ライナー４の後端から流出し、トラ
ンジションピース１６を通ってガスタービン１２に案内
されるようになっている。
また、ガスタービン燃焼器１０の制御系統は、第２図に
示すように構成され、制御演算器２８は水蒸気の流量調
節弁２７や燃料流量調節弁４１を作動制御するようにな
っている。制御２１Ｉ演惇器２８の燃料流１制御部２９
ｂには、図示しないタービンプラントの負荷設定器から
の負荷設定信号ｋ、ガスタービン回転数検出器４６から
のガスタービン回転数信号！およびガスタービン排気温
度検出器４７からのガスタービン排気温度検出信号ｍお
よび第１段燃料流最計４８からの第１段燃料流間借号ｎ
が入力されて内部演算が行なわれ、全燃料流量制御信号
ｆと燃料分配制御信号ｑをそれぞれ全燃料流量調箇弁４
１および燃料分配装置４２に出力するようになっている
。
さらに、制御演算器２８の蒸気流量制御２Ｉ１部２９ｂ
には、負荷設定信号におよび第１段燃料流聞信号ｎが入
力されて、適正な水蒸気（または水）流量を演算し、水
蒸気の流量調節弁２７に流量制御信号ｅを出力し、流量
調節弁２７の作動制御を行なっている。
制御演算器２８の蒸気流量制御部２９ａには、０荷設定
倍号ｋに対し、予め決められた水蒸気流量／第１段燃料
流量比の設定値が組み込まれており、蒸気流量制御部２
９ａはその設定値に対して第１段燃料流８信号ｎを乗粋
することにより水蒸気伍を演算して流Ｒ制御信号ｅを出
力し、水蒸気流ｍｂを制御するようになっている。
次にガスタービン燃焼器の作用を説明する。
２段予混合燃焼方式を採用したこのガスタービン燃焼器
１０は、第１段燃焼領域へに水蒸気すを適量かつ均一に
分布させて注入し、局所的な高温燃焼域の発生を抑制し
てＮＯｘを低減させたものである。
第４図はガスタービン燃焼器１０の内筒しての燃焼器ラ
イナ１４内の燃焼ガスによる局所最高温度分布を示すも
のである。第４図において、実線で示す温度分布曲線り
は、この発明のガスタービン燃焼器１０の例を示し、破
線で示す温度分布曲線Ｅは蒸気注入無しの２段予混合燃
焼方式を採用したガスタービン燃焼器の例を示している
。また、−点鎖線で示す温度分布面ａＦは、１段燃焼器
としてのガスタービン燃焼器に水蒸気を注入した例を、
二点鎖線は水蒸気を注入しない場合の温度分布曲線Ｇを
それぞれ示す。これらの温度分布曲線り、Ｅ、Ｆ、Ｇか
ら、２段予混合燃焼方式を採用したガスタービン燃焼器
１０の第１段燃焼領域Ａに水蒸気を注入した場合、燃焼
ガス温度分布がなめらかで、かつ燃焼ガス温度が最も低
いことがわかる。
また、第５図は、２段予混合燃焼方式を採用したガスタ
ービン燃焼器１０における第１段燃料流ｆｆ１ａ１の制
限を説明するものである。
予混合室３６に供給される第１段燃料流２と圧縮空気Ｃ
の予混合気ｄの当量比を０．６以下とした場合のトレン
ドを示す。ここに（当量比＝燃空比÷理論燃空比）であ
り、燃空比は燃料流ａを空気流ｍで割った値である。第
５図から、ＮｏｘＩＩ度は、第１段燃料流ｆｆ１ａ１に
ほぼ比例して増加し、また水蒸気流量／第１段燃料ｔｆ
ｆｉｆｆｉ比〈以下、この流量比をＳ／Ｆ１比という。
）を増加させるほどＮｏ　　濃度が減少する。しかし、
Ｓ／「１比を増加させていくと燃焼不安定点Ｘが第１段
燃料流量ａ１の多い側に移行していき、第１段燃料流量
ａ１／全燃料流固ａの比率がほぼ０．１に漸近する燃焼
不安定境界線をもつことがわかる。したがって、この第
５図から、２段予混合燃焼方式を採用したガスタービン
燃焼器１０の第１段燃料流量ａ１は、全燃料流間の１／
１０以上であることが要求される。
第６図は、ガスタービン燃焼器の第１段燃料流ｆｆ１ａ
１とＮｏｘＩｌ度を一定に保ったとき、予混合気ｄの当
量比と水蒸気注入量の関係を実線Ｈで、プラント効率と
の関係を破線Ｉでそれぞれ示す。
第６図から、予混合気ｄの当量比が０．６以下であれば
、予混合燃焼領域（第２段燃焼領ｔｌｔ８）で発生する
Ｎｏｘｆｆｉは無視できる程度に少ないので、水蒸気は
拡散燃焼域でのＮｏ　　低減のためだけに注入すればよ
い。予混合気ｄの当量比が０．６以上では、予混合燃焼
領域ＢからもＮＯｘが急増して行くため、ＮｏｘＩｌｌ
度を一定にするためには、さらに多量の水蒸気を予混合
燃焼領域Ｂに注入する必要がある。このように、予混合
気ｄの当量比が０．６以上ではプラント効率が急激に低
下することがわかる。
また、第７図は水蒸気流量の制限値を説明するもので、
実線ＪはＮＯｘ１１１度と水蒸気流量／第１段燃料流量
（Ｓ／Ｆ、比）の関係を、破線には燃焼効率とＳ／Ｆ１
比の関係をそれぞれ示す。この第７図から、水蒸気流量
を増加させていくと、ＮＯｘの発生量は減少して行くが
、水蒸気［１が第１段燃料流ｍａ１の２．５倍以上（Ｓ
／Ｆ１≧２゜５）の質ｆｆｉ流量比に達すると、燃焼効
率が急激に悪化する。この現象は２段予混合燃焼器およ
び１段燃焼器の場合にもほぼ共通する特性である。この
ことから、この発明のガスタービン燃焼器においては、
水蒸気流量を第１段燃料流ｆｆｉ　ａ　１に対して２，
５倍以下の質吊流聞に制御することが望ましい。
次に、水蒸気流量の絶対量とＮＯｘの濃度との関係を、
１段燃焼器と２段予混合燃焼器とで比較した実験による
特性曲線を第８図に示す。この発明によるガスタービン
燃焼器１０においては、実線しで示すように、ＮＯｘ１
１度を破ＩＢＭで示す従来の１段燃焼器の１／３程度に
低減できることがわかる。また、従来の１段のガスター
ビン燃焼器で水蒸気噴射をした場合に比べて水蒸気流量
は約１／３程度に減少されているため、プラント効率の
低下がごくわずかなものとなる。
このガスタービン燃焼器１０においては、全燃料流Ｍに
対する第１段燃料流ｍ比率や第２段燃料による予混合気
の当量比、水蒸気ｉｎについて限定条件があるため、第
１段および第２段燃料流量や水蒸気流Ｍをガスタービン
の各負荷に基づき、υＩＩＩ演ＩＩ器２８よって適正に
制御する必要がある。
第９図（Ａ）はガスタービン燃焼器の運転の際、ガスタ
ービン負荷に対して制ｔＩＩ演算器２８に組込まれだ第
１段燃料流ｆｉａ１、全燃料流量ａおよび水蒸気流量す
の各変化を実線０．Ｐおよび破線Ｑで示すものであり、
多流ｆｉａ、ａ、ｂが第９図（Ａ）のように制御された
場合のガスタービン燃焼器１０のＮＯｘ濃度分布曲線曲
線用９図（Ｂ）に示す。第９図（Ｂ）において、破線Ｓ
は１段燃焼器で水蒸気噴射を行なった場合を示し、−点
鎖線Ｔは２段予混合燃焼器において水蒸気噴射を行なわ
ない場合のＮＯ濃度をそれぞれ示している。
なお、この発明に係るガスタービン燃焼器は、実施例に
限定されることなく、発明の精神を逸脱しない範囲で種
々の変形が考えられる。特に、外壁や予混合ケーシング
の形状や構造は種々の変形が可能である。
また、このガスタービン燃焼器は種々のタイプのガスタ
ービンプラントやコンバインドサイクル発電プラントに
適用することができる。
〔発明の効果〕
以上に述べたようにこの発明に係るガスタービン燃焼器
においては２段予混合燃焼方式を採用し、第１段燃焼域
に噴射ノズルにより水蒸気または水を噴射させて混合燃
焼させるように形成し、かつ第１段燃焼域下流側の第２
段燃焼域に燃料稀薄な予混合気を注入するようにしたか
ら、ＮＯｘＯｘ発生径来の１段燃焼器や２段予混合燃焼
器に比べ大幅に低減させることができ、ＮｏｘＩＩ度を
低減させてもプラント効率の低下を最少限に抑えること
ができる。
また、このガスタービン燃焼器ではＮＯｘの発生量を大
幅に低減させることができるので、タービンプラントに
設けられる脱硝装置の小型化が図れ、また不要にするこ
とができるので、大幅なコストダウンを図ることができ
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明に係るガスタービン燃焼器の一実施例
を示す縦断面図、第２図は上記ガスタービン燃焼器の制
御系統を示す図、第３図は上記ガスタービン燃焼器を備
えたガスタービンプラントを示す断面図、第４図はガス
タービン燃焼器の種類別の燃焼ガス温度分布曲線をそれ
ぞれ示す概略図、第５図は第１段燃焼域吊の制限値を示
す説明図、第６図は予混合気の当量比の制限値を示す説
明図、第７図は水蒸気流量の制限値を示す説明図、第８
図は水蒸気流量とＮｏｘＩＩａ度の関係を示す概略図、
第９図（Ａ）はこの発明に係るガスタービン燃焼器にお
ける負荷と燃料流量および水蒸気流量との関係を示す概
略図、第９図（Ｂ）は第９図（Ａ）におけるＮｏｘｒＡ
度変化を水変化略図、第１０図は従来の１段のガスター
ビン燃焼器を示す縦断面図、第１１図（Δ）および（Ｂ
）は従来の２段予混合燃焼器における負荷と第１段およ
び第２段の燃料配分の関係、ならびにそのときのＮＯｘ
濃度の関係をそれぞれ示す図である。 １０・・・ガスタービン燃焼器、１１・・・ガスタービ
ンプラント、１２・・・ガスタービン、１・・・コンプ
レッサ、１４・・・燃焼器ライナ（内筒）、１５・・・
燃焼室、１６・・・トランジションピース、１７・・・
発電機、１８・・・脱硝５Ａ首、２０・・・外壁、２１
・・・流路、２３・・・第１段燃料ノズル、２４・・・
蒸気ヘッダ、２５・・・第２段燃料ヘッダ、２７・・・
流量調節弁、２８・・・制御Ｉ演算器、２９ａ・・・蒸
気流♀制御部、２９ｂ・・・燃料流量制御部、３０・・
・噴射ノズル、３１・・・ヘッド空間、３２・・・スワ
ラ−１３６・・・予混合室、３７・・・予混合ケーシン
グ、３８・・・予混合気噴出口、４０・・・燃料系統、
４１・・・全燃料流量調節弁、４２・・・燃料分配装置
、Ａ・・・第１段燃焼域、Ｂ・・・第２段燃焼域、４７
・・・ガスタービン排気温度検出器、４８・・・第１段
燃料流量計。 第４図 第１段燃料上１７企＝料二九童 第５図 予ｉ昆合気の当量比 第６図 水黒気：え量 第ＴＶｊ燃料ｊ九量 第７図 ｏ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　１００１　　向 第９図 第１１図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、燃焼器ライナ内に形成される燃焼室を、第１段燃料
    と空気とを混合燃焼させる第１段燃焼域とこの第１段燃
    焼域の下流側に形成される第２段燃焼域とに区画し、上
    記第２段燃焼域に空気と第２段燃料の燃料稀薄な予混合
    気を注入する予混合気噴出口を燃焼器ライナに設けたガ
    スタービン燃焼器において、前記第１段燃焼域に水蒸気
    または水を注入させる噴射ノズルを設けたことを特徴と
    するガスタービン燃焼器。 ２、燃焼器ライナは外壁内に収容され、この燃焼器ライ
    ナのヘッド側外壁の中央部に第１段燃料供給用の第１段
    燃料ノズルと、水蒸気または水が供給されるヘッダと、
    第２段燃料が供給される第２段燃料ヘッダとを同心状に
    配設し、上記水蒸気または水ヘッダに複数の噴射ノズル
    が、前記第２段燃料ヘッダに複数の第２段燃料ノズルが
    それぞれ設けられた特許請求の範囲第１項に記載のガス
    タービン燃焼器。 ３、燃焼器ライナと外壁との間の燃焼器ライナのヘッド
    側に予混合ケーシングを設けて内部に予混合室を形成し
    、この予混合室内で第２段燃料と圧縮空気とが燃料稀薄
    に予混合せしめられた特許請求の範囲第１項に記載のガ
    スタービン燃焼器。 ４、水蒸気または水の噴射ノズルは燃焼器ライナの外壁
    側に形成されるヘッド空間内に開口し、そのノズル口は
    圧縮空気を第１段燃焼域内に噴射させるスワラーに向っ
    て開口せしめられた特許請求の範囲第２項に記載のガス
    タービン燃焼器。 ５、第１段燃料流量、第２段燃料流量および水蒸気また
    は水の流量を、ガスタービン回転数や負荷に応じてそれ
    ぞれ制御する制御演算器を備え、この制御演算器によつ
    て水蒸気または水の流量が第１段燃料流量と関連して調
    節制御される特許請求の範囲第１項に記載のガスタービ
    ン燃焼器。 ６、制御演算器は、水蒸気または水の流量調節弁を制御
    する流量制御部と、全燃料流量調節弁およびその下流側
    の燃料分配装置をそれぞれ制御する燃料流量制御部とを
    有する特許請求の範囲第５項に記載のガスタービン燃焼
    器。 ７、制御演算器は、第１段燃料流量を全燃料流量の１／
    １０以上に、また、第２段燃料と空気の予混合気の当量
    化を０．６以下に、水蒸気または水の流量を第１段燃料
    流量の２．５倍以下に制御した特許請求の範囲第５項に
    記載のガスタービン燃焼器。
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