JPH05203146A - ガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置 - Google Patents
ガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置Info
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- JPH05203146A JPH05203146A JP4013685A JP1368592A JPH05203146A JP H05203146 A JPH05203146 A JP H05203146A JP 4013685 A JP4013685 A JP 4013685A JP 1368592 A JP1368592 A JP 1368592A JP H05203146 A JPH05203146 A JP H05203146A
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- fuel
- combustion
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガスタービンの全負荷帯にわたり、常にＮＯX
を低減することが出来るガスタービン燃焼器を提供す
る。 【構成】２系統のバーナ１，２を設け、それぞれのバー
ナに供給する燃焼空気２０並びにバイパス空気口４の空
気流量を個別に制御できるようにする。パイロットバー
ナ１及びメインバーナ２へ供給された空気は混合室８で
燃料６と混合した後燃焼室３７中へ噴出され、火炎を形
成する。バイパス空気量は運転負荷，空気の湿度，燃料
の発熱量に応じて制御される。 【効果】ガスタービンの全負荷帯にわたり、失火を防止
し、ＮＯXを低減できる。
を低減することが出来るガスタービン燃焼器を提供す
る。 【構成】２系統のバーナ１，２を設け、それぞれのバー
ナに供給する燃焼空気２０並びにバイパス空気口４の空
気流量を個別に制御できるようにする。パイロットバー
ナ１及びメインバーナ２へ供給された空気は混合室８で
燃料６と混合した後燃焼室３７中へ噴出され、火炎を形
成する。バイパス空気量は運転負荷，空気の湿度，燃料
の発熱量に応じて制御される。 【効果】ガスタービンの全負荷帯にわたり、失火を防止
し、ＮＯXを低減できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン燃焼器並
びにガスタービン発電装置に係り、特に気体燃料あるい
は液体燃料を使用するのに好適な低ＮＯX ガスタービン
燃焼器並びにガスタービン発電装置に関する。
びにガスタービン発電装置に係り、特に気体燃料あるい
は液体燃料を使用するのに好適な低ＮＯX ガスタービン
燃焼器並びにガスタービン発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスタービン燃焼器は起動から定格負荷
にわたって作動範囲が非常に広いのが特長の一つであ
り、この広い作動範囲に適応させるために従来は特開昭
61−52523 号公報に示されているように空気量を一定に
しバーナに供給する燃料量を加減して運転されてきた。
しかし、燃料量のみを加減する運転方法では、軽負荷時
に燃料量を絞って運転するので燃料希薄となり良好な燃
焼状態が維持できなくなって未燃分が増加する。そこで
特開昭61−52523 号公報では、ガスタービンの全作動範
囲にわたって良好な燃焼状態を保ちかつ窒素酸化物（Ｎ
ＯX ）の排出量を低減することを目的として、燃焼室を
軽負荷時を担当する第１段燃焼部と高負荷時を担当する
第２段燃焼部とにわけて二段燃焼を行い、１段目の燃焼
用空気量と２段目の燃焼用空気量とをそれぞれ可変とす
ることを提案している。軽負荷時を担当する第１段燃焼
部は燃料と空気を異なる噴出口から供給して燃焼部内で
混合させながら燃焼する拡散燃焼方式とし、高負荷時を
担当する第２段燃焼部は燃料と空気を予め混合させた後
燃焼する予混合燃焼方式としている。
にわたって作動範囲が非常に広いのが特長の一つであ
り、この広い作動範囲に適応させるために従来は特開昭
61−52523 号公報に示されているように空気量を一定に
しバーナに供給する燃料量を加減して運転されてきた。
しかし、燃料量のみを加減する運転方法では、軽負荷時
に燃料量を絞って運転するので燃料希薄となり良好な燃
焼状態が維持できなくなって未燃分が増加する。そこで
特開昭61−52523 号公報では、ガスタービンの全作動範
囲にわたって良好な燃焼状態を保ちかつ窒素酸化物（Ｎ
ＯX ）の排出量を低減することを目的として、燃焼室を
軽負荷時を担当する第１段燃焼部と高負荷時を担当する
第２段燃焼部とにわけて二段燃焼を行い、１段目の燃焼
用空気量と２段目の燃焼用空気量とをそれぞれ可変とす
ることを提案している。軽負荷時を担当する第１段燃焼
部は燃料と空気を異なる噴出口から供給して燃焼部内で
混合させながら燃焼する拡散燃焼方式とし、高負荷時を
担当する第２段燃焼部は燃料と空気を予め混合させた後
燃焼する予混合燃焼方式としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガスタービン燃焼器か
ら発生するＮＯX の量を低減するには、燃焼ガスの温度
を低減するのが有効とされている。燃焼ガスの温度は燃
料の量を一定とした場合には空気量が多くなるほど低く
なる。つまり燃料希薄の燃焼になるほど燃焼ガスの温度
が低くなりＮＯX を低減できる。しかし、拡散燃焼方式
のバーナの場合には、空気の量を多くして燃料稀薄の条
件下で燃焼させても、燃焼室内での燃料と空気の混合過
程で空気比が１付近になる領域が必ず存在するためにＮ
ＯX を低減することが一般に困難であるとされており、
ＮＯX の低減に対しては空気量をコントロールするメリ
ットが小さい。一方、予混合燃焼方式のバーナでは、燃
料稀薄燃焼とすることによりＮＯX 排出量を低減するこ
とができるが、このためにはタービンの負荷が変化して
も燃料と空気の混合比がＮＯX 排出量の少ない一定範囲
に保たれるようにする必要がある。
ら発生するＮＯX の量を低減するには、燃焼ガスの温度
を低減するのが有効とされている。燃焼ガスの温度は燃
料の量を一定とした場合には空気量が多くなるほど低く
なる。つまり燃料希薄の燃焼になるほど燃焼ガスの温度
が低くなりＮＯX を低減できる。しかし、拡散燃焼方式
のバーナの場合には、空気の量を多くして燃料稀薄の条
件下で燃焼させても、燃焼室内での燃料と空気の混合過
程で空気比が１付近になる領域が必ず存在するためにＮ
ＯX を低減することが一般に困難であるとされており、
ＮＯX の低減に対しては空気量をコントロールするメリ
ットが小さい。一方、予混合燃焼方式のバーナでは、燃
料稀薄燃焼とすることによりＮＯX 排出量を低減するこ
とができるが、このためにはタービンの負荷が変化して
も燃料と空気の混合比がＮＯX 排出量の少ない一定範囲
に保たれるようにする必要がある。
【０００４】上記従来技術では、タービンの負荷が変化
しても燃料と空気の混合比をＮＯX 排出量の少ない一定
範囲に保持するための手段については全く提示していな
い。本発明の目的は、ガスタービンの起動時から定格負
荷までの全ての作動範囲にわたり、ＮＯX 排出量を低減
できるガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置を
提供するにある。
しても燃料と空気の混合比をＮＯX 排出量の少ない一定
範囲に保持するための手段については全く提示していな
い。本発明の目的は、ガスタービンの起動時から定格負
荷までの全ての作動範囲にわたり、ＮＯX 排出量を低減
できるガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置を
提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、燃焼室内に複
数のバーナを有し、該複数のバーナに燃料を供給する燃
料供給手段と燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段
及び燃焼用空気を供給する空気供給手段とを有し、該バ
ーナの下流側に希釈空気口を有するガスタービン燃焼器
であって、前記複数のバーナが燃料と空気を予め混合し
て燃焼する方式の予混合燃焼バーナからなり、該予混合
燃焼バーナに供給する空気量及び前記希釈空気口の空気
量を燃料供給量の変動に応じて制御する空気量制御手段
を有するガスタービン燃焼器にある。予混合燃焼バーナ
の空気量及び希釈空気口の空気量は、燃料供給量の変動
に連動させて制御することが望ましい。バーナの燃料供
給量はタービンの負荷変動に伴って変化されることか
ら、タービンの負荷をみて空気量を制御することも可能
である。燃料は、気体と液体の何れでも良く、気体燃料
としてはＬＮＧ，ＬＰＧ，都市ガスなどを使用でき、液
体燃料としてはメタノール，ナフサ，エタノール，灯
油，経由などを使用できる。
数のバーナを有し、該複数のバーナに燃料を供給する燃
料供給手段と燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段
及び燃焼用空気を供給する空気供給手段とを有し、該バ
ーナの下流側に希釈空気口を有するガスタービン燃焼器
であって、前記複数のバーナが燃料と空気を予め混合し
て燃焼する方式の予混合燃焼バーナからなり、該予混合
燃焼バーナに供給する空気量及び前記希釈空気口の空気
量を燃料供給量の変動に応じて制御する空気量制御手段
を有するガスタービン燃焼器にある。予混合燃焼バーナ
の空気量及び希釈空気口の空気量は、燃料供給量の変動
に連動させて制御することが望ましい。バーナの燃料供
給量はタービンの負荷変動に伴って変化されることか
ら、タービンの負荷をみて空気量を制御することも可能
である。燃料は、気体と液体の何れでも良く、気体燃料
としてはＬＮＧ，ＬＰＧ，都市ガスなどを使用でき、液
体燃料としてはメタノール，ナフサ，エタノール，灯
油，経由などを使用できる。
【０００６】前述の複数のバーナは、起動時或は起動時
と軽負荷時を担当する第１段燃焼用バーナと第１段燃焼
用バーナでは対応できない高負荷時を担当する第２段燃
焼用バーナとの少なくとも２系統のバーナを有すること
が望ましい。燃焼室内のほぼ中央部に第１段燃焼用バー
ナを備え、該バーナを取り囲んでその周囲に第２段燃焼
用バーナを備えることが望ましい。第１段燃焼用バーナ
はパイロットバーナであってもよい。
と軽負荷時を担当する第１段燃焼用バーナと第１段燃焼
用バーナでは対応できない高負荷時を担当する第２段燃
焼用バーナとの少なくとも２系統のバーナを有すること
が望ましい。燃焼室内のほぼ中央部に第１段燃焼用バー
ナを備え、該バーナを取り囲んでその周囲に第２段燃焼
用バーナを備えることが望ましい。第１段燃焼用バーナ
はパイロットバーナであってもよい。
【０００７】第２段燃焼用バーナは、第１段燃焼用バー
ナの周囲に複数個備えるか或は環状のバーナとして第１
段燃焼用バーナの周囲に配置することが望ましい。
ナの周囲に複数個備えるか或は環状のバーナとして第１
段燃焼用バーナの周囲に配置することが望ましい。
【０００８】第１段燃焼用バーナと第２段燃焼用バーナ
の先端部を略同一面に位置させることによって、第１段
燃焼用バーナから第２段燃焼用バーナへ着火用バーナを
設けずして火移りさせることができる。
の先端部を略同一面に位置させることによって、第１段
燃焼用バーナから第２段燃焼用バーナへ着火用バーナを
設けずして火移りさせることができる。
【０００９】本発明のガスタービン燃焼器は、燃焼室内
の上流側に第１段燃焼用バーナを備え、該バーナの下流
側に第２段燃焼用バーナを備えるようにした構造の燃焼
器であってもよい。
の上流側に第１段燃焼用バーナを備え、該バーナの下流
側に第２段燃焼用バーナを備えるようにした構造の燃焼
器であってもよい。
【００１０】第１段燃焼用バーナ或は第２段燃焼用バー
ナは、燃料と空気を異なる噴出口から供給して混合させ
ながら燃焼する拡散燃焼方式と燃料と空気を予め混合し
て燃焼する予混合燃焼方式との切り替えが可能のバーナ
であってもよい。このようにすることにより、起動時或
は負荷が低いときには拡散燃焼方式として火炎の失火を
防ぎ、高負荷時には予混合燃焼方式に切り替えてＮＯX
の低減を図ることができるようになる。
ナは、燃料と空気を異なる噴出口から供給して混合させ
ながら燃焼する拡散燃焼方式と燃料と空気を予め混合し
て燃焼する予混合燃焼方式との切り替えが可能のバーナ
であってもよい。このようにすることにより、起動時或
は負荷が低いときには拡散燃焼方式として火炎の失火を
防ぎ、高負荷時には予混合燃焼方式に切り替えてＮＯX
の低減を図ることができるようになる。
【００１１】本発明の燃焼器においては、タービンの負
荷変動に伴って予混合燃焼バーナに供給する燃料供給量
が変化したならば、それに伴って該バーナに供給する空
気量を変化させ、バーナの空気比については燃料供給量
が変化しても常に所定の範囲内に保持されるようにする
ことが望ましい。これにより、低ＮＯX 燃焼を実現する
ことが可能となる。バーナの空気比は、流入空気量／完
全燃焼に必要な理論空気量の比で表され、この比を１.
６〜１.８に保持することが望ましい。
荷変動に伴って予混合燃焼バーナに供給する燃料供給量
が変化したならば、それに伴って該バーナに供給する空
気量を変化させ、バーナの空気比については燃料供給量
が変化しても常に所定の範囲内に保持されるようにする
ことが望ましい。これにより、低ＮＯX 燃焼を実現する
ことが可能となる。バーナの空気比は、流入空気量／完
全燃焼に必要な理論空気量の比で表され、この比を１.
６〜１.８に保持することが望ましい。
【００１２】バーナの空気量制御手段及び希釈空気量制
御手段には、角度可変の旋回羽根を設け、該羽根の角度
を変えることによって空気流量を調整する空気旋回型構
造とすることが望ましく、これにより空気量を所定の量
まで速やかに変動させることができる効果がある。
御手段には、角度可変の旋回羽根を設け、該羽根の角度
を変えることによって空気流量を調整する空気旋回型構
造とすることが望ましく、これにより空気量を所定の量
まで速やかに変動させることができる効果がある。
【００１３】本発明のガスタービン燃焼器において希釈
空気口の空気量は、バーナの燃料供給量の変動に伴うバ
ーナ空気量の変化に応じて変化させるだけでなく、燃料
の発熱量及び／或は燃焼用空気の湿度の変化を加味して
制御することが望ましい。
空気口の空気量は、バーナの燃料供給量の変動に伴うバ
ーナ空気量の変化に応じて変化させるだけでなく、燃料
の発熱量及び／或は燃焼用空気の湿度の変化を加味して
制御することが望ましい。
【００１４】また、燃焼器内の各バーナには、燃料と空
気の混合気体の噴流が衝突する流路抵抗体よりなる保炎
手段を設けることが望ましく、これにより予混合燃焼時
の火炎の失火を抑制することができる。
気の混合気体の噴流が衝突する流路抵抗体よりなる保炎
手段を設けることが望ましく、これにより予混合燃焼時
の火炎の失火を抑制することができる。
【００１５】また、第１段燃焼用バーナは、流路抵抗体
の内部から燃料を噴出させる燃料噴出手段を有すること
が望ましい。
の内部から燃料を噴出させる燃料噴出手段を有すること
が望ましい。
【００１６】本発明はまた、燃焼室内に燃料と空気を予
め混合して燃焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備
え該バーナの下流側に希釈空気口を有する燃焼器と、該
燃焼器へ導入される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得ら
れた燃焼ガスによって駆動されるタービン及び該タービ
ンで得られた動力で駆動される発電機とを具備し、前記
燃焼器内のバーナの燃料供給量をタービンの負荷変動に
応じて制御するバーナ燃料供給量制御手段と前記バーナ
の空気比を所定の範囲に保持すべく燃料供給量の変動に
伴って空気量を制御するバーナ空気量制御手段と前記バ
ーナの空気量の変動に応じて希釈空気口の空気量を制御
する希釈空気量制御手段とを備えたガスタービン発電装
置にある。
め混合して燃焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備
え該バーナの下流側に希釈空気口を有する燃焼器と、該
燃焼器へ導入される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得ら
れた燃焼ガスによって駆動されるタービン及び該タービ
ンで得られた動力で駆動される発電機とを具備し、前記
燃焼器内のバーナの燃料供給量をタービンの負荷変動に
応じて制御するバーナ燃料供給量制御手段と前記バーナ
の空気比を所定の範囲に保持すべく燃料供給量の変動に
伴って空気量を制御するバーナ空気量制御手段と前記バ
ーナの空気量の変動に応じて希釈空気口の空気量を制御
する希釈空気量制御手段とを備えたガスタービン発電装
置にある。
【００１７】また、燃焼室内に燃料と空気を予め混合し
て燃焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バー
ナの下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ
導入される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼
ガスによって駆動されるタービンと、該タービンで得ら
れた動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変
動に応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備
し、前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内の
バーナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手
段と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を
変化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制
御手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気
口の空気量を制御する希釈空気量制御手段とを備え、前
記中央操作室に前記バーナ空気量制御手段の制御量とタ
ービン負荷及び前記燃焼器内の複数のバーナに供給され
る燃料量或は／及び燃料制御条件を表示するディスプレ
イを備えたガスタービン発電装置にある。
て燃焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バー
ナの下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ
導入される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼
ガスによって駆動されるタービンと、該タービンで得ら
れた動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変
動に応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備
し、前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内の
バーナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手
段と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を
変化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制
御手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気
口の空気量を制御する希釈空気量制御手段とを備え、前
記中央操作室に前記バーナ空気量制御手段の制御量とタ
ービン負荷及び前記燃焼器内の複数のバーナに供給され
る燃料量或は／及び燃料制御条件を表示するディスプレ
イを備えたガスタービン発電装置にある。
【００１８】中央操作室にはタービンの負荷とバーナ空
気量制御手段の制御量或は／及び希釈空気量制御手段の
制御量とを関係づけたプログラムを備え、これに沿って
バーナ空気量制御手段及び希釈空気量制御手段を制御す
ることが望ましい。
気量制御手段の制御量或は／及び希釈空気量制御手段の
制御量とを関係づけたプログラムを備え、これに沿って
バーナ空気量制御手段及び希釈空気量制御手段を制御す
ることが望ましい。
【００１９】また、中央操作室には更にタービン負荷と
前記バーナ燃料供給量制御手段の制御量とを関係づけた
プログラムを備えておくことが望ましい。
前記バーナ燃料供給量制御手段の制御量とを関係づけた
プログラムを備えておくことが望ましい。
【００２０】中央操作室にバーナ空気量制御手段の制御
量とタービン負荷及び燃焼器内の複数のバーナに供給さ
れる燃料量或は／及び燃料制御条件を表示するディスプ
レイを備えておき、ディスプレイに表示されたデ−タに
より前記バーナの空気量或は燃料量が適正か否かを判断
して空気量或は燃料量を制御することが望ましい。
量とタービン負荷及び燃焼器内の複数のバーナに供給さ
れる燃料量或は／及び燃料制御条件を表示するディスプ
レイを備えておき、ディスプレイに表示されたデ−タに
より前記バーナの空気量或は燃料量が適正か否かを判断
して空気量或は燃料量を制御することが望ましい。
【００２１】中央操作室には更に燃料の発熱量或は／及
び燃焼用空気の湿度を表示するディスプレイを備えてお
き、このディスプレイに表示された燃料の発熱量或は／
及び燃焼用空気の湿度に基づいて前記燃焼器の希釈空気
口の空気流量を補足制御することが望ましい。
び燃焼用空気の湿度を表示するディスプレイを備えてお
き、このディスプレイに表示された燃料の発熱量或は／
及び燃焼用空気の湿度に基づいて前記燃焼器の希釈空気
口の空気流量を補足制御することが望ましい。
【００２２】
【作用】燃焼器内に第１段燃焼用バーナと第２段燃焼用
バーナを含む少なくとも２系統の予混合燃焼方式のバー
ナを設け、燃焼器内のバーナの下流側に希釈空気口を設
け、それぞれの系統のバーナに供給する空気量及び希釈
空気口に供給する空気量を独立に制御できるようにする
ことにより、第１段燃焼用バーナから第２段燃焼用バー
ナへの火移り時に希釈空気量を多くし、燃焼空気量を少
なくして火炎の失火を防ぐことができる。また、高負荷
運転時には希釈空気口を閉じ、燃焼器に流入する空気の
ほぼ全てを燃焼用空気として使用できるため、ＮＯX の
低減に充分な燃料稀薄の条件で燃焼させることができ
る。
バーナを含む少なくとも２系統の予混合燃焼方式のバー
ナを設け、燃焼器内のバーナの下流側に希釈空気口を設
け、それぞれの系統のバーナに供給する空気量及び希釈
空気口に供給する空気量を独立に制御できるようにする
ことにより、第１段燃焼用バーナから第２段燃焼用バー
ナへの火移り時に希釈空気量を多くし、燃焼空気量を少
なくして火炎の失火を防ぐことができる。また、高負荷
運転時には希釈空気口を閉じ、燃焼器に流入する空気の
ほぼ全てを燃焼用空気として使用できるため、ＮＯX の
低減に充分な燃料稀薄の条件で燃焼させることができ
る。
【００２３】また、各バーナに火炎を安定化する保炎手
段を設けることにより、火炎の失火を更に抑制すること
ができる。
段を設けることにより、火炎の失火を更に抑制すること
ができる。
【００２４】燃焼器の起動時の着火性を良くするため
に、第１段燃焼用バーナは拡散燃焼方式と予混合燃焼方
式との切り替えが可能のバーナとし、起動時には拡散燃
焼させることが望ましい。
に、第１段燃焼用バーナは拡散燃焼方式と予混合燃焼方
式との切り替えが可能のバーナとし、起動時には拡散燃
焼させることが望ましい。
【００２５】ガスタービンの負荷が低いとき、特に火移
り時のＮＯX 排出量を低減するには２系統のバーナを略
同一面上に配置することが有効である。火移り時には、
低負荷時に使用するバーナの火炎の失火を防ぐため、一
時的に該バーナの空気比を当量混合比付近に設定する必
要があるが、この時にはＮＯX が排出されやすい。２系
統のバーナを略同一面上に配置することで、高負荷時に
使用するバーナから噴出される空気により軽負荷時用バ
ーナ火炎中の燃料を稀釈することができ、火移り時のＮ
ＯX 排出量を低減できる。
り時のＮＯX 排出量を低減するには２系統のバーナを略
同一面上に配置することが有効である。火移り時には、
低負荷時に使用するバーナの火炎の失火を防ぐため、一
時的に該バーナの空気比を当量混合比付近に設定する必
要があるが、この時にはＮＯX が排出されやすい。２系
統のバーナを略同一面上に配置することで、高負荷時に
使用するバーナから噴出される空気により軽負荷時用バ
ーナ火炎中の燃料を稀釈することができ、火移り時のＮ
ＯX 排出量を低減できる。
【００２６】火炎を安定化する機構は、具体的にはバー
ナ出口から噴出される空気、または燃料と空気の混合気
体の噴流内部に設けられた流れの抵抗体とするのがよ
い。
ナ出口から噴出される空気、または燃料と空気の混合気
体の噴流内部に設けられた流れの抵抗体とするのがよ
い。
【００２７】また、バーナ及び希釈空気口に供給する空
気量を制御する機構は、具体的には、それぞれの空気取
り入れ口に設けられた角度が可変の旋回羽根とするのが
よく、特にそれぞれの空気取り入れ口に設けられたスラ
イドリングとするのがよい。予混合燃焼バーナの火炎安
定性をさらに向上させるには、火炎を安定化する機構と
して、バーナ出口から噴出される空気、または燃料と空
気の混合気体の噴流が衝突する流れの抵抗体を設け、前
記予混合燃焼バーナには流れの抵抗体の内部から燃料を
噴出させる機構を設けることが有効である。抵抗体の内
部から燃料を噴出させることで火炎内部に局所的に燃料
の濃い領域が形成されるため、平均的な燃料濃度が稀薄
燃焼限界を越えていても火炎を安定に形成できる。特に
この流れの抵抗体の内部から燃料を噴出させる機構を第
１段燃焼用バーナに設けることで火移り時の失火を防ぐ
ことができる。
気量を制御する機構は、具体的には、それぞれの空気取
り入れ口に設けられた角度が可変の旋回羽根とするのが
よく、特にそれぞれの空気取り入れ口に設けられたスラ
イドリングとするのがよい。予混合燃焼バーナの火炎安
定性をさらに向上させるには、火炎を安定化する機構と
して、バーナ出口から噴出される空気、または燃料と空
気の混合気体の噴流が衝突する流れの抵抗体を設け、前
記予混合燃焼バーナには流れの抵抗体の内部から燃料を
噴出させる機構を設けることが有効である。抵抗体の内
部から燃料を噴出させることで火炎内部に局所的に燃料
の濃い領域が形成されるため、平均的な燃料濃度が稀薄
燃焼限界を越えていても火炎を安定に形成できる。特に
この流れの抵抗体の内部から燃料を噴出させる機構を第
１段燃焼用バーナに設けることで火移り時の失火を防ぐ
ことができる。
【００２８】空気の湿度が高いとき或は燃焼の発熱量が
低いときには、燃焼用空気量が少なくてもＮＯX 排出量
が低減できるが、失火しやすい。一方、空気の湿度が低
いとき或は燃焼の発熱量が高いときには、失火しにくい
が、ＮＯX 排出量を低減するためには燃焼用空気量を増
やす必要がある。このことから、燃焼用空気の湿度を測
定し、空気湿度の変化に応じて希釈空気口の空気量を変
化させる機構、或は燃料の発熱量を測定し、発熱量の変
化に応じて希釈空気口の空気量を変化させる機構を設け
ることで、湿度，発熱量が変化しても常に燃焼用空気量
を最適に保つことができる。燃料の発熱量或は／及び燃
焼用空気の湿度が年間を通してどのように変化するかを
予め求め、これに伴う希釈空気口の空気量の変化分を予
め設定したプログラムを準備しておくことは望ましい。
このプログラムに沿って希釈空気口の空気量を変化させ
るようにすれば、以後はバーナの空気量の変化に応じて
希釈空気口の空気量を制御するだけでよくなる。要する
に燃料の発熱量或は／及び燃焼用空気の湿度を測定して
それに伴う希釈空気口の空気量の変化分を加味しなくて
もよくなる。
低いときには、燃焼用空気量が少なくてもＮＯX 排出量
が低減できるが、失火しやすい。一方、空気の湿度が低
いとき或は燃焼の発熱量が高いときには、失火しにくい
が、ＮＯX 排出量を低減するためには燃焼用空気量を増
やす必要がある。このことから、燃焼用空気の湿度を測
定し、空気湿度の変化に応じて希釈空気口の空気量を変
化させる機構、或は燃料の発熱量を測定し、発熱量の変
化に応じて希釈空気口の空気量を変化させる機構を設け
ることで、湿度，発熱量が変化しても常に燃焼用空気量
を最適に保つことができる。燃料の発熱量或は／及び燃
焼用空気の湿度が年間を通してどのように変化するかを
予め求め、これに伴う希釈空気口の空気量の変化分を予
め設定したプログラムを準備しておくことは望ましい。
このプログラムに沿って希釈空気口の空気量を変化させ
るようにすれば、以後はバーナの空気量の変化に応じて
希釈空気口の空気量を制御するだけでよくなる。要する
に燃料の発熱量或は／及び燃焼用空気の湿度を測定して
それに伴う希釈空気口の空気量の変化分を加味しなくて
もよくなる。
【００２９】本発明において、過剰の空気と燃料を予め
混合して燃焼する燃料希薄予混合燃焼を行うことによ
り、火炎内の全ての領域で燃料希薄の条件で燃焼がなさ
れるようになり、ＮＯX を低減できる。また、このよう
な燃料希薄予混合燃焼法では、燃焼の反応領域を小さく
することができ、火炎を短くして高負荷燃焼できるとい
う効果がある。
混合して燃焼する燃料希薄予混合燃焼を行うことによ
り、火炎内の全ての領域で燃料希薄の条件で燃焼がなさ
れるようになり、ＮＯX を低減できる。また、このよう
な燃料希薄予混合燃焼法では、燃焼の反応領域を小さく
することができ、火炎を短くして高負荷燃焼できるとい
う効果がある。
【００３０】
【実施例】以下、図面に従い本発明を説明する。
【００３１】図１は、本発明の一実施例のガスタービン
燃焼器の断面図を含むガスタービン発電装置の概略系統
図である。図２は中央操作室への信号の入出経路を示し
ている。
燃焼器の断面図を含むガスタービン発電装置の概略系統
図である。図２は中央操作室への信号の入出経路を示し
ている。
【００３２】燃焼器１００は、外筒３４，内筒３５，第
１段燃焼用バーナとしてのパイロットバーナ１，第２段
燃焼用バーナとしてのメインバーナ２，希釈空気口（以
下、バイパス空気口とも称す）４などから構成される。
１段燃焼用バーナとしてのパイロットバーナ１，第２段
燃焼用バーナとしてのメインバーナ２，希釈空気口（以
下、バイパス空気口とも称す）４などから構成される。
【００３３】燃焼用空気２０は、空気圧縮器１６により
圧縮された後、燃焼器１００中に流入する。燃焼用空気
２０は、外筒３４と内筒３５の間を流れ、混合室８を経
てパイロットバーナ１，メインバーナ２から燃焼室３７
中へ噴出される。一部の燃焼用空気２０は、バイパス空
気口４，冷却空気口３６から燃焼室中へ噴出される。燃
焼室３７で発生した燃焼気体１５はトランジションピー
ス５９を経てタービン１７へ導入され、タービン１７及
びタービン１７と接続された発電機２２を駆動する。
圧縮された後、燃焼器１００中に流入する。燃焼用空気
２０は、外筒３４と内筒３５の間を流れ、混合室８を経
てパイロットバーナ１，メインバーナ２から燃焼室３７
中へ噴出される。一部の燃焼用空気２０は、バイパス空
気口４，冷却空気口３６から燃焼室中へ噴出される。燃
焼室３７で発生した燃焼気体１５はトランジションピー
ス５９を経てタービン１７へ導入され、タービン１７及
びタービン１７と接続された発電機２２を駆動する。
【００３４】パイロットバーナ１は燃焼器の中心軸付近
に設け、パイロットバーナ１の周囲にリング状のメイン
バーナ２を設ける。パイロットバーナ１及びメインバー
ナ２の出口開口部には保炎器３を設ける。保炎器３は中
空構造とし内部に冷却流体を供給するとよい。図１に示
す燃焼器では、メインバーナ２に設けた保炎器３を冷却
用圧縮空気７により冷却している。冷却用圧縮空気７
は、燃焼用空気２０の一部を分岐し、小型圧縮器５５に
てさらに昇圧した後、保炎器３へ導かれる。保炎器３を
冷却後、冷却空気は混合室８中に放出される。パイロッ
トバーナ１に設けた保炎器３の内部には燃料を供給し、
冷却するようにしている。
に設け、パイロットバーナ１の周囲にリング状のメイン
バーナ２を設ける。パイロットバーナ１及びメインバー
ナ２の出口開口部には保炎器３を設ける。保炎器３は中
空構造とし内部に冷却流体を供給するとよい。図１に示
す燃焼器では、メインバーナ２に設けた保炎器３を冷却
用圧縮空気７により冷却している。冷却用圧縮空気７
は、燃焼用空気２０の一部を分岐し、小型圧縮器５５に
てさらに昇圧した後、保炎器３へ導かれる。保炎器３を
冷却後、冷却空気は混合室８中に放出される。パイロッ
トバーナ１に設けた保炎器３の内部には燃料を供給し、
冷却するようにしている。
【００３５】燃料は、燃料ノズル６からパイロットバー
ナ１及びメインバーナ２に設けられたそれぞれの混合室
８中に噴出される。パイロットバーナ１に供給する燃料
の一部は保炎器３の側面あるいは中央から噴出する。こ
のため、パイロットバーナ１では保炎器３近傍の燃料濃
度を周囲より濃くすることができる。これにより部分的
に拡散火炎が形成され、火炎安定性が向上する。従っ
て、着火，火移り時など火炎の吹き消えが生じやすい運
転時には、保炎器３の側面あるいは中央から燃料を噴出
すると良い。
ナ１及びメインバーナ２に設けられたそれぞれの混合室
８中に噴出される。パイロットバーナ１に供給する燃料
の一部は保炎器３の側面あるいは中央から噴出する。こ
のため、パイロットバーナ１では保炎器３近傍の燃料濃
度を周囲より濃くすることができる。これにより部分的
に拡散火炎が形成され、火炎安定性が向上する。従っ
て、着火，火移り時など火炎の吹き消えが生じやすい運
転時には、保炎器３の側面あるいは中央から燃料を噴出
すると良い。
【００３６】パイロットバーナ１とメインバーナ２は略
同一面上に配置する。これによりパイロット火炎から主
火炎への火移りが容易になる。バイパス空気口４はメイ
ンバーナ２の出口開口部より下流に設けるとよい。この
ためにバイパス空気ガイド４ａをメインバーナの下流側
まで延ばすのが良い。これにより、メイン火炎がバイパ
ス空気流により吹き消されるのを防ぐことができるよう
になる。なお、燃焼用空気２００の一部をバイパス空気
ガイド４ａに沿って流してバイパス空気ガイド４ａを冷
却し火炎による加熱から保護することが望ましい。
同一面上に配置する。これによりパイロット火炎から主
火炎への火移りが容易になる。バイパス空気口４はメイ
ンバーナ２の出口開口部より下流に設けるとよい。この
ためにバイパス空気ガイド４ａをメインバーナの下流側
まで延ばすのが良い。これにより、メイン火炎がバイパ
ス空気流により吹き消されるのを防ぐことができるよう
になる。なお、燃焼用空気２００の一部をバイパス空気
ガイド４ａに沿って流してバイパス空気ガイド４ａを冷
却し火炎による加熱から保護することが望ましい。
【００３７】それぞれのバーナに設けられた混合室８及
びバイパス空気口４の入口には、角度が可変の旋回羽根
５が設けられている。この旋回羽根５の角度を変えるこ
とにより、それぞれのバーナ及びバイパス空気口の流入
口の面積をそれぞれ変えることができ、それぞれのバー
ナに流入する空気量、及びバイパス空気量をそれぞれ制
御することができる。なお、旋回羽根５の角度を変える
と、空気流量と同時に旋回強度も変わるが、それぞれの
バーナには保炎器３を設けているので、旋回強度に影響
されずに火炎を安定化することができる。また、流れに
強い旋回を与えることが望ましくないときには、混合室
８中にハニカム９等を挿入し旋回強度を弱めると良い。
バイパス空気口４は、パイロットバーナ１或はメインバ
ーナ２内の空気の流れと平行するように設けることが望
ましい。これにより空気の流路抵抗を下げることがで
き、ガスタービンの効率を高めることができる。
びバイパス空気口４の入口には、角度が可変の旋回羽根
５が設けられている。この旋回羽根５の角度を変えるこ
とにより、それぞれのバーナ及びバイパス空気口の流入
口の面積をそれぞれ変えることができ、それぞれのバー
ナに流入する空気量、及びバイパス空気量をそれぞれ制
御することができる。なお、旋回羽根５の角度を変える
と、空気流量と同時に旋回強度も変わるが、それぞれの
バーナには保炎器３を設けているので、旋回強度に影響
されずに火炎を安定化することができる。また、流れに
強い旋回を与えることが望ましくないときには、混合室
８中にハニカム９等を挿入し旋回強度を弱めると良い。
バイパス空気口４は、パイロットバーナ１或はメインバ
ーナ２内の空気の流れと平行するように設けることが望
ましい。これにより空気の流路抵抗を下げることがで
き、ガスタービンの効率を高めることができる。
【００３８】燃料９０は、燃料タンク２３より供給さ
れ、燃料発熱量測定装置２４にて発熱量を測定した後、
パイロット拡散燃料流量制御装置５０，パイロット予混
合燃料流量制御装置５１，メイン燃料流量制御装置５２
をへて燃焼器へ供給される。それぞれの燃料流量制御装
置では、ガスタービン負荷信号４０に基づき燃料流量と
燃料配分比が決定される。
れ、燃料発熱量測定装置２４にて発熱量を測定した後、
パイロット拡散燃料流量制御装置５０，パイロット予混
合燃料流量制御装置５１，メイン燃料流量制御装置５２
をへて燃焼器へ供給される。それぞれの燃料流量制御装
置では、ガスタービン負荷信号４０に基づき燃料流量と
燃料配分比が決定される。
【００３９】燃焼用空気２０は、湿度測定装置１９にて
湿度が測定され、空気圧縮器１６により圧縮された後、
燃焼器中に流入する。パイロットバーナ，メインバー
ナ，バイパス空気口のそれぞれに流入する空気量は、旋
回羽根５の角度を変えることでそれぞれ制御される。そ
れぞれの旋回羽根５の角度（開度）は、ガスタービン負
荷信号４０，空気湿度信号４２，燃料発熱量信号４１等
に基づき、パイロット空気流量制御装置４５，メイン空
気流量制御装置４４，バイパス空気流量制御装置４３に
よりそれぞれ決定される。パイロット空気流量制御用の
旋回羽根５の角度（開度）、及びメイン空気流量制御用
の旋回羽根５の角度（開度）は、ガスタービン負荷信号
４０に基づき決定される。バイパス空気流量制御用の旋
回羽根５の角度（開度）はガスタービン負荷信号４０，
空気湿度信号４２，燃料発熱量信号４１に基づき決定さ
れる。
湿度が測定され、空気圧縮器１６により圧縮された後、
燃焼器中に流入する。パイロットバーナ，メインバー
ナ，バイパス空気口のそれぞれに流入する空気量は、旋
回羽根５の角度を変えることでそれぞれ制御される。そ
れぞれの旋回羽根５の角度（開度）は、ガスタービン負
荷信号４０，空気湿度信号４２，燃料発熱量信号４１等
に基づき、パイロット空気流量制御装置４５，メイン空
気流量制御装置４４，バイパス空気流量制御装置４３に
よりそれぞれ決定される。パイロット空気流量制御用の
旋回羽根５の角度（開度）、及びメイン空気流量制御用
の旋回羽根５の角度（開度）は、ガスタービン負荷信号
４０に基づき決定される。バイパス空気流量制御用の旋
回羽根５の角度（開度）はガスタービン負荷信号４０，
空気湿度信号４２，燃料発熱量信号４１に基づき決定さ
れる。
【００４０】パイロット空気流量制御用の旋回羽根５の
角度（開度）信号４６，メイン空気流量制御用の旋回羽
根５の角度（開度）信号４７，バイパス空気流量制御用
の旋回羽根５の角度（開度）信号４８は中央操作室へ送
られ、ディスプレイ４９上にそれぞれの旋回羽根５の角
度（開度）または、パイロット空気流量，メイン空気流
量、及びバイパス空気流量の配分比が表示される。さら
に、ガスタービン負荷信号４０，空気湿度信号４２，燃
料発熱量信号４１，パイロット拡散燃料流量信号５６，
パイロット予混合燃料流量信号５７、及びメイン燃料流
量信号５８も中央操作室へ送られ、ディスプレイ４９上
に表示される。
角度（開度）信号４６，メイン空気流量制御用の旋回羽
根５の角度（開度）信号４７，バイパス空気流量制御用
の旋回羽根５の角度（開度）信号４８は中央操作室へ送
られ、ディスプレイ４９上にそれぞれの旋回羽根５の角
度（開度）または、パイロット空気流量，メイン空気流
量、及びバイパス空気流量の配分比が表示される。さら
に、ガスタービン負荷信号４０，空気湿度信号４２，燃
料発熱量信号４１，パイロット拡散燃料流量信号５６，
パイロット予混合燃料流量信号５７、及びメイン燃料流
量信号５８も中央操作室へ送られ、ディスプレイ４９上
に表示される。
【００４１】図１に示す燃焼器の保炎器３の詳細図を図
３及び図４に示す。図３及び図４では保炎器３の冷却方
法が異なっている。
３及び図４に示す。図３及び図４では保炎器３の冷却方
法が異なっている。
【００４２】図３は圧縮冷却空気７により冷却する方法
である。保炎器３は２重の中空構造とし、圧縮冷却空気
７を高速で保炎器３の内面に衝突させることにより冷却
する。冷却後の空気は混合室８中に放出するのが良い。
冷却後の空気を保炎器の側面，先端，あるいは中央から
放出すると、冷却空気により火炎が吹き消される。な
お、保炎器の中央部から燃料９０を放出しているのは、
保炎器３の近傍に燃料濃度が局所的に濃い領域を形成す
るためである。
である。保炎器３は２重の中空構造とし、圧縮冷却空気
７を高速で保炎器３の内面に衝突させることにより冷却
する。冷却後の空気は混合室８中に放出するのが良い。
冷却後の空気を保炎器の側面，先端，あるいは中央から
放出すると、冷却空気により火炎が吹き消される。な
お、保炎器の中央部から燃料９０を放出しているのは、
保炎器３の近傍に燃料濃度が局所的に濃い領域を形成す
るためである。
【００４３】図４の保炎器３では、燃料９０を保炎器３
の内面に衝突させることにより冷却する。この保炎器は
パイロットバーナ用に好適である。燃料９０は保炎器３
の側面から放出する。このように燃料を放出すると、保
炎器３の近傍に燃料濃度が局所的に濃い領域が形成され
るため、火炎の安定性が向上する。
の内面に衝突させることにより冷却する。この保炎器は
パイロットバーナ用に好適である。燃料９０は保炎器３
の側面から放出する。このように燃料を放出すると、保
炎器３の近傍に燃料濃度が局所的に濃い領域が形成され
るため、火炎の安定性が向上する。
【００４４】図５は図１に示した燃焼器の空気流量制御
機構を拡大して示した図である。回転軸１０により旋回
羽根５の角度を変えることができる。旋回羽根５はそれ
ぞれ連節棒１１にて接続されているため、それぞれの旋
回羽根５の角度は同時に変化する。なお、小径の旋回羽
根はパイロットバーナ用であり、大径の旋回羽根はメイ
ンバーナ用を示している。
機構を拡大して示した図である。回転軸１０により旋回
羽根５の角度を変えることができる。旋回羽根５はそれ
ぞれ連節棒１１にて接続されているため、それぞれの旋
回羽根５の角度は同時に変化する。なお、小径の旋回羽
根はパイロットバーナ用であり、大径の旋回羽根はメイ
ンバーナ用を示している。
【００４５】図６は図１に示した燃焼器を用いたときの
ガスタービン負荷と空気流量の関係を示した図である。
ガスタービンの起動時にはバイパス空気量を多くし、メ
イン空気量は少なくする。パイロット空気量は、パイロ
ット火炎の安定性が最も良い当量混合比付近となるよう
に調節する。タービンの回転数が増加するに従い全体の
空気流量も増加する。この時には、バイパス空気量，メ
イン空気量，パイロット空気量の比はほぼ一定とする。
ガスタービン負荷と空気流量の関係を示した図である。
ガスタービンの起動時にはバイパス空気量を多くし、メ
イン空気量は少なくする。パイロット空気量は、パイロ
ット火炎の安定性が最も良い当量混合比付近となるよう
に調節する。タービンの回転数が増加するに従い全体の
空気流量も増加する。この時には、バイパス空気量，メ
イン空気量，パイロット空気量の比はほぼ一定とする。
【００４６】ガスタービン負荷が０％から１００％まで
の間では、燃焼器に供給される空気量はほぼ一定であ
る。負荷が０％からメイン火炎に点火するまでの間は、
負荷の増加に伴い、バイパス空気量を減少させ、パイロ
ット空気量を増加させる。メイン火炎に点火する時には
メイン空気量を増加させ、これに伴いバイパス空気量を
減少させる。メイン火炎に点火した後、負荷１００％ま
での間では、パイロット空気量を負荷の増加に応じて増
加させる一方、バイパス空気量を減少させる。パイロッ
ト空気量は一旦減じた後、ほぼ一定流量を保つ。負荷が
１００％のときには、バイパス空気量はほぼ０とする。
従って、負荷が１００％のときには、燃焼器の冷却に最
低限必要な量を除き、燃焼器に流入する空気のほぼ全量
を燃焼用空気として使用できる。従って、燃料濃度が充
分に希薄な条件で予混合燃焼させることができ、ＮＯX
排出量を低減できる。図６のプログラムを準備し、これ
に基づいて各バーナ及びバイパス空気流量を制御するこ
とにより、ガスタービン負荷に応じた空気流量制御を自
動的に行うことが可能になる。
の間では、燃焼器に供給される空気量はほぼ一定であ
る。負荷が０％からメイン火炎に点火するまでの間は、
負荷の増加に伴い、バイパス空気量を減少させ、パイロ
ット空気量を増加させる。メイン火炎に点火する時には
メイン空気量を増加させ、これに伴いバイパス空気量を
減少させる。メイン火炎に点火した後、負荷１００％ま
での間では、パイロット空気量を負荷の増加に応じて増
加させる一方、バイパス空気量を減少させる。パイロッ
ト空気量は一旦減じた後、ほぼ一定流量を保つ。負荷が
１００％のときには、バイパス空気量はほぼ０とする。
従って、負荷が１００％のときには、燃焼器の冷却に最
低限必要な量を除き、燃焼器に流入する空気のほぼ全量
を燃焼用空気として使用できる。従って、燃料濃度が充
分に希薄な条件で予混合燃焼させることができ、ＮＯX
排出量を低減できる。図６のプログラムを準備し、これ
に基づいて各バーナ及びバイパス空気流量を制御するこ
とにより、ガスタービン負荷に応じた空気流量制御を自
動的に行うことが可能になる。
【００４７】図７は、従来のメイン空気量，パイロット
空気量の制御機構は有するが、バイパス空気量の制御機
構を持たない燃焼器を用いたときのガスタービン負荷と
空気流量の関係を示した図である。この燃焼器では負荷
に応じてメイン空気量，パイロット空気量の流量を変化
させることはできるが、バイパス空気量の制御機構を持
たないため、負荷が１００％のときにも空気の一部はバ
イパス空気として放出される。したがって、本発明の燃
焼器と比べて、特に高負荷運転時に燃焼空気が不足す
る。即ち、燃料濃度が充分に希薄な条件で予混合燃焼さ
せることができないため、ＮＯX 排出量が高くなる。
空気量の制御機構は有するが、バイパス空気量の制御機
構を持たない燃焼器を用いたときのガスタービン負荷と
空気流量の関係を示した図である。この燃焼器では負荷
に応じてメイン空気量，パイロット空気量の流量を変化
させることはできるが、バイパス空気量の制御機構を持
たないため、負荷が１００％のときにも空気の一部はバ
イパス空気として放出される。したがって、本発明の燃
焼器と比べて、特に高負荷運転時に燃焼空気が不足す
る。即ち、燃料濃度が充分に希薄な条件で予混合燃焼さ
せることができないため、ＮＯX 排出量が高くなる。
【００４８】図８はガスタービン負荷と燃料流量との関
係を示した図である。ガスタービンの負荷が低いときに
はパイロット燃料のみを投入し、負荷の増加に応じてパ
イロット燃料量を増加させる。また、火炎の吹き消えが
生じやすい起動時にはパイロット火炎の拡散燃焼割合を
大きくし、負荷の増加に応じて拡散燃焼割合を徐々に減
少させる。メイン火炎の点火時にはパイロット燃料量を
約１／２に減じ、減じたパイロット燃料量と同量のメイ
ン燃料を供給する。メイン火炎に点火後は、パイロット
燃料量はほぼ一定とし、負荷の増加に応じてメイン燃料
量を増加させる。また、メイン火炎に点火後は、パイロ
ット火炎の拡散燃焼割合を極めて小さくするか、あるい
は、パイロット火炎も全て予混合火炎とする。
係を示した図である。ガスタービンの負荷が低いときに
はパイロット燃料のみを投入し、負荷の増加に応じてパ
イロット燃料量を増加させる。また、火炎の吹き消えが
生じやすい起動時にはパイロット火炎の拡散燃焼割合を
大きくし、負荷の増加に応じて拡散燃焼割合を徐々に減
少させる。メイン火炎の点火時にはパイロット燃料量を
約１／２に減じ、減じたパイロット燃料量と同量のメイ
ン燃料を供給する。メイン火炎に点火後は、パイロット
燃料量はほぼ一定とし、負荷の増加に応じてメイン燃料
量を増加させる。また、メイン火炎に点火後は、パイロ
ット火炎の拡散燃焼割合を極めて小さくするか、あるい
は、パイロット火炎も全て予混合火炎とする。
【００４９】図９は本発明の燃焼器を用いたときの、ガ
スタービン負荷と空気の配分比を示した図である。本発
明の燃焼器ではバイパス空気量を独立に制御することが
出来るため、ガスタービン負荷の低いときには空気の大
部分をバイパスさせ、パイロット火炎，メイン火炎の空
気比を安定燃焼出来る範囲に保つことが出来る一方、ガ
スタービン負荷の高いときには、冷却に必要な最低限の
空気を除きほぼ全ての空気を燃焼用空気として利用する
ことが出来、可燃限界近くの充分に燃料が稀薄な条件で
予混合火炎燃焼させることが出来るため、ＮＯX 濃度が
低くなる。
スタービン負荷と空気の配分比を示した図である。本発
明の燃焼器ではバイパス空気量を独立に制御することが
出来るため、ガスタービン負荷の低いときには空気の大
部分をバイパスさせ、パイロット火炎，メイン火炎の空
気比を安定燃焼出来る範囲に保つことが出来る一方、ガ
スタービン負荷の高いときには、冷却に必要な最低限の
空気を除きほぼ全ての空気を燃焼用空気として利用する
ことが出来、可燃限界近くの充分に燃料が稀薄な条件で
予混合火炎燃焼させることが出来るため、ＮＯX 濃度が
低くなる。
【００５０】また、ＮＯX 排出濃度は空気の湿度，燃料
の発熱量に強く影響される。一般に空気の湿度が高いと
き、及び、燃料の発熱量が低いときにはＮＯX 排出濃度
は低くなるが火炎安定性が低下し、失火しやすくなる。
本発明の燃焼器では空気の湿度が高いとき、及び、燃料
の発熱量が低いときには、バイパス空気量を通常より多
くすることで、メイン空気量，パイロット空気量をそれ
ぞれ図９の点線，一点鎖線のように減じ、失火を防ぐこ
とが出来る。一方、空気の湿度が低いとき、燃料の発熱
量が高いときにはバイパス空気量を少なくし、メイン空
気量，パイロット空気量をそれぞれ図９の実線のように
増加させることでＮＯX 排出濃度を低減することが出来
る。
の発熱量に強く影響される。一般に空気の湿度が高いと
き、及び、燃料の発熱量が低いときにはＮＯX 排出濃度
は低くなるが火炎安定性が低下し、失火しやすくなる。
本発明の燃焼器では空気の湿度が高いとき、及び、燃料
の発熱量が低いときには、バイパス空気量を通常より多
くすることで、メイン空気量，パイロット空気量をそれ
ぞれ図９の点線，一点鎖線のように減じ、失火を防ぐこ
とが出来る。一方、空気の湿度が低いとき、燃料の発熱
量が高いときにはバイパス空気量を少なくし、メイン空
気量，パイロット空気量をそれぞれ図９の実線のように
増加させることでＮＯX 排出濃度を低減することが出来
る。
【００５１】図１０はメイン，パイロット空気量は制御
するが、バイパス空気量を独立に制御する機構のない従
来の燃焼器を用いたときの、ガスタービン負荷と空気の
配分比を示した図である。この時にはバイパス空気口を
閉じることが出来ないので、ガスタービン負荷が高いと
きにも空気の一部がバイパスするため、充分に燃料が稀
薄な条件で予混合火炎燃焼させることが出来ない。ま
た、空気の湿度，燃料の発熱量に応じてバイパス空気量
を制御することが出来ない。
するが、バイパス空気量を独立に制御する機構のない従
来の燃焼器を用いたときの、ガスタービン負荷と空気の
配分比を示した図である。この時にはバイパス空気口を
閉じることが出来ないので、ガスタービン負荷が高いと
きにも空気の一部がバイパスするため、充分に燃料が稀
薄な条件で予混合火炎燃焼させることが出来ない。ま
た、空気の湿度，燃料の発熱量に応じてバイパス空気量
を制御することが出来ない。
【００５２】図１１は本発明の燃焼器を用いたときの、
ガスタービン負荷とパイロット火炎，メイン火炎それぞ
れの燃料濃度（燃空比）との関係を示したものである。
当量混合比付近でパイロット火炎を点火したのち、燃空
比（燃料流量／空気流量）を小さくし、ガスタービンの
運転負荷帯（負荷０％〜１００％）ではパイロット火
炎，メイン火炎の燃料濃度（燃空比）が、ＮＯX 排出濃
度の低い燃料稀薄な条件に常に保たれるように空気流量
を制御する。従って、ほぼ全運転負荷帯にわたりＮＯX
排出濃度は低い。ただし、メイン火炎に点火する時には
パイロット火炎の燃料濃度を当量混合比付近に設定する
必要がある。これは、パイロット火炎からメイン火炎へ
燃料の切り換えを行う必要があり、このときにパイロッ
ト火炎の失火を防ぐためである。このため、メイン火炎
に点火する時に一時的にＮＯX 排出濃度が高くなりやす
い。
ガスタービン負荷とパイロット火炎，メイン火炎それぞ
れの燃料濃度（燃空比）との関係を示したものである。
当量混合比付近でパイロット火炎を点火したのち、燃空
比（燃料流量／空気流量）を小さくし、ガスタービンの
運転負荷帯（負荷０％〜１００％）ではパイロット火
炎，メイン火炎の燃料濃度（燃空比）が、ＮＯX 排出濃
度の低い燃料稀薄な条件に常に保たれるように空気流量
を制御する。従って、ほぼ全運転負荷帯にわたりＮＯX
排出濃度は低い。ただし、メイン火炎に点火する時には
パイロット火炎の燃料濃度を当量混合比付近に設定する
必要がある。これは、パイロット火炎からメイン火炎へ
燃料の切り換えを行う必要があり、このときにパイロッ
ト火炎の失火を防ぐためである。このため、メイン火炎
に点火する時に一時的にＮＯX 排出濃度が高くなりやす
い。
【００５３】このメイン火炎に点火する時のＮＯX 排出
濃度を低減するためには、図１に示す燃焼器のようにパ
イロットバーナとメインバーナを略同一平面上に設ける
のが良い。このようにパイロットバーナとメインバーナ
を設置すると、パイロット火炎の燃料濃度（燃空比）が
当量混合比付近であっても、メインバーナから噴出され
る空気によりパイロット火炎中の燃料が稀釈され、ＮＯ
X 排出濃度が低減される。
濃度を低減するためには、図１に示す燃焼器のようにパ
イロットバーナとメインバーナを略同一平面上に設ける
のが良い。このようにパイロットバーナとメインバーナ
を設置すると、パイロット火炎の燃料濃度（燃空比）が
当量混合比付近であっても、メインバーナから噴出され
る空気によりパイロット火炎中の燃料が稀釈され、ＮＯ
X 排出濃度が低減される。
【００５４】メイン空気による稀釈の効果を検証した燃
焼装置を図１２に、実験結果を図１３に示す。図１２に
示す燃焼装置の中央に保炎器３を用いてパイロット火炎
を形成し、メイン空気が流れているときといないときの
ＮＯX 排出濃度を比較した。図１３に示されるように、
パイロット火炎の周囲にメイン空気が全空気量の約４０
％流れているときには、パイロット火炎の燃料濃度が当
量混合比（空気比１.０）付近であってもＮＯX排出濃度
は比較的低い。これは、パイロット燃料が燃焼前にメイ
ン空気により稀釈されるためである。
焼装置を図１２に、実験結果を図１３に示す。図１２に
示す燃焼装置の中央に保炎器３を用いてパイロット火炎
を形成し、メイン空気が流れているときといないときの
ＮＯX 排出濃度を比較した。図１３に示されるように、
パイロット火炎の周囲にメイン空気が全空気量の約４０
％流れているときには、パイロット火炎の燃料濃度が当
量混合比（空気比１.０）付近であってもＮＯX排出濃度
は比較的低い。これは、パイロット燃料が燃焼前にメイ
ン空気により稀釈されるためである。
【００５５】図１４は、本発明のガスタービン燃焼器を
用いたときのガスタービン負荷とＮＯX 排出濃度との関
係を示したものである。本発明の燃焼器では従来の燃焼
器と比べ、全負荷帯にわたりＮＯX 排出濃度が低くな
る。特に、メイン火炎に点火する燃料切り換え負荷時に
は、パイロット火炎の空気比が当量混合比付近になるた
め一時的にＮＯX 排出濃度が高くなりやすいが、本発明
の燃焼器ではこのときメインバーナから噴出される空気
によりパイロット火炎中の燃料が稀釈されるため、ＮＯ
X 排出濃度が低減される。また、バイパス空気量を独立
に制御できるため、負荷１００％のときにほぼ全ての空
気を燃焼用空気として使用できるため、燃料濃度が稀薄
な条件で予混合燃焼でき、ＮＯX 排出濃度が低減され
る。また、空気の湿度，燃料の発熱量が変動しても、バ
イパス空気量を調節することにより失火を防ぎ、かつＮ
ＯX 排出濃度を常に低くすることが出来る。
用いたときのガスタービン負荷とＮＯX 排出濃度との関
係を示したものである。本発明の燃焼器では従来の燃焼
器と比べ、全負荷帯にわたりＮＯX 排出濃度が低くな
る。特に、メイン火炎に点火する燃料切り換え負荷時に
は、パイロット火炎の空気比が当量混合比付近になるた
め一時的にＮＯX 排出濃度が高くなりやすいが、本発明
の燃焼器ではこのときメインバーナから噴出される空気
によりパイロット火炎中の燃料が稀釈されるため、ＮＯ
X 排出濃度が低減される。また、バイパス空気量を独立
に制御できるため、負荷１００％のときにほぼ全ての空
気を燃焼用空気として使用できるため、燃料濃度が稀薄
な条件で予混合燃焼でき、ＮＯX 排出濃度が低減され
る。また、空気の湿度，燃料の発熱量が変動しても、バ
イパス空気量を調節することにより失火を防ぎ、かつＮ
ＯX 排出濃度を常に低くすることが出来る。
【００５６】図１５は、本発明の燃焼器の一変形例であ
り、中央のパイロットバーナを拡散燃焼バーナとしたも
のである。パイロットバーナの出口付近に旋回器１２を
設け、旋回流の作用によりパイロットバーナを安定化す
る。この燃焼器でも角度可変の旋回羽根５がパイロット
バーナ，メインバーナ，バイパス空気口それぞれに設け
てある。
り、中央のパイロットバーナを拡散燃焼バーナとしたも
のである。パイロットバーナの出口付近に旋回器１２を
設け、旋回流の作用によりパイロットバーナを安定化す
る。この燃焼器でも角度可変の旋回羽根５がパイロット
バーナ，メインバーナ，バイパス空気口それぞれに設け
てある。
【００５７】図１６は、本発明の燃焼器の一変形例の燃
焼器及びこの燃焼器を用いたときのガスタービン発電装
置の一実施例を示す。
焼器及びこの燃焼器を用いたときのガスタービン発電装
置の一実施例を示す。
【００５８】燃焼用空気２０は、湿度測定装置１９にて
湿度が測定され、空気圧縮器１６により圧縮された後、
燃焼器中に流入する。燃焼用空気２０は、外筒３４と内
筒３５の間を流れ、１次燃焼室３８，２次燃焼室３９中
へ噴出される。燃焼室で発生した燃焼気体１５は図示し
ないトランジションピースを経てタービン１７へ導入さ
れ、タービン１７及びタービン１７と接続された発電機
２２を駆動する。タービン１７を駆動した後の排ガス２
１はＮＯX濃度測定装置１８によりＮＯX濃度を測定され
た後、放出される。
湿度が測定され、空気圧縮器１６により圧縮された後、
燃焼器中に流入する。燃焼用空気２０は、外筒３４と内
筒３５の間を流れ、１次燃焼室３８，２次燃焼室３９中
へ噴出される。燃焼室で発生した燃焼気体１５は図示し
ないトランジションピースを経てタービン１７へ導入さ
れ、タービン１７及びタービン１７と接続された発電機
２２を駆動する。タービン１７を駆動した後の排ガス２
１はＮＯX濃度測定装置１８によりＮＯX濃度を測定され
た後、放出される。
【００５９】燃料は、燃料タンク２３より供給され、燃
料発熱量測定装置２４にて発熱量を測定した後、燃料流
量制御装置２５をへて、燃焼器へ供給される。燃料流量
制御装置２５では、ガスタービン負荷信号及びＮＯX濃
度測定装置１８からのＮＯX濃度信号に基づき、燃料流
量と燃料配分比が決定される。
料発熱量測定装置２４にて発熱量を測定した後、燃料流
量制御装置２５をへて、燃焼器へ供給される。燃料流量
制御装置２５では、ガスタービン負荷信号及びＮＯX濃
度測定装置１８からのＮＯX濃度信号に基づき、燃料流
量と燃料配分比が決定される。
【００６０】燃焼器は、流れ方向に１次燃焼室３８、及
び２次燃焼室に分割されている。１次燃焼室３８中には
燃料９０を直接噴出し、拡散燃焼させる。２次燃焼室中
には混合室８で燃料９０を空気と混合した後供給し、予
混合燃焼させる。２次燃焼室中に形成される予混合火炎
は保炎器３により安定化する。２次燃焼室中供給される
空気量、及びバイパス空気口４から放出されるバイパス
空気量は、スライドリング１４によりそれぞれ独立に調
節される。スライドリングの開度は燃焼空気量制御装置
２６及びバイパス空気量制御装置２７によりそれぞれ決
定される。
び２次燃焼室に分割されている。１次燃焼室３８中には
燃料９０を直接噴出し、拡散燃焼させる。２次燃焼室中
には混合室８で燃料９０を空気と混合した後供給し、予
混合燃焼させる。２次燃焼室中に形成される予混合火炎
は保炎器３により安定化する。２次燃焼室中供給される
空気量、及びバイパス空気口４から放出されるバイパス
空気量は、スライドリング１４によりそれぞれ独立に調
節される。スライドリングの開度は燃焼空気量制御装置
２６及びバイパス空気量制御装置２７によりそれぞれ決
定される。
【００６１】燃焼空気量制御装置２６では、ガスタービ
ン負荷信号及びＮＯX 濃度測定装置１８からのＮＯX 濃
度信号に基づきスライドリングの開度が決定され、２次
燃焼室中供給される空気量が制御される。一方、バイパ
ス空気量制御装置２７では、空気湿度信号及び燃料発熱
量信号に基づきスライドリングの開度が決定され、バイ
パス空気量が制御される。
ン負荷信号及びＮＯX 濃度測定装置１８からのＮＯX 濃
度信号に基づきスライドリングの開度が決定され、２次
燃焼室中供給される空気量が制御される。一方、バイパ
ス空気量制御装置２７では、空気湿度信号及び燃料発熱
量信号に基づきスライドリングの開度が決定され、バイ
パス空気量が制御される。
【００６２】
【発明の効果】本発明によれば、全ての運転負荷範囲で
ＮＯX 濃度を低減できるガスタービン燃焼器が提供でき
る。また、空気湿度，燃料発熱量が変化しても火炎を失
火させることなくＮＯX 濃度を低減できるガスタービン
燃焼器が提供できる。このため、季節によるＮＯX 濃度
の変化が少ないガスタービン燃焼器が提供できる。
ＮＯX 濃度を低減できるガスタービン燃焼器が提供でき
る。また、空気湿度，燃料発熱量が変化しても火炎を失
火させることなくＮＯX 濃度を低減できるガスタービン
燃焼器が提供できる。このため、季節によるＮＯX 濃度
の変化が少ないガスタービン燃焼器が提供できる。
【００６３】本発明のガスタービン用燃焼器をガスター
ビン発電設備に適用することで、発電設備に設けられた
脱硝装置で使用するアンモニア量を低減できる。
ビン発電設備に適用することで、発電設備に設けられた
脱硝装置で使用するアンモニア量を低減できる。
【図１】本発明の一実施例を示すガスタービン発電装置
の系統図。
の系統図。
【図２】図１の装置における中央操作室の信号の入出経
路を示す図。
路を示す図。
【図３】燃焼器のバーナに備える保炎器の一実施例を示
す詳細図。
す詳細図。
【図４】燃焼器の保炎器の他の実施例を示す詳細図。
【図５】燃焼器の空気流量制御機構の詳細図。
【図６】図１の燃焼器によるガスタービン負荷と空気流
量の関係を表す曲線図。
量の関係を表す曲線図。
【図７】従来の燃焼器を用いたときのガスタービン負荷
と空気流量の関係を表す曲線図。
と空気流量の関係を表す曲線図。
【図８】図１の燃焼器を用いたときのガスタービン負荷
と燃料流量の関係を表す曲線図。
と燃料流量の関係を表す曲線図。
【図９】図１の燃焼器を用いたときのガスタービン負荷
と空気配分比の関係を表す曲線図。
と空気配分比の関係を表す曲線図。
【図１０】従来の燃焼器を用いたときの、ガスタービン
負荷と空気配分比の関係を表す曲線図。
負荷と空気配分比の関係を表す曲線図。
【図１１】図１の燃焼器を用いたときのガスタービン負
荷と各バーナでの燃料濃度（燃空比）の関係を表す曲線
図。
荷と各バーナでの燃料濃度（燃空比）の関係を表す曲線
図。
【図１２】本発明の燃焼器を適用したときの燃料切り換
え時のＮＯX 低減効果を検証するために使用した燃焼器
の断面図。
え時のＮＯX 低減効果を検証するために使用した燃焼器
の断面図。
【図１３】図１２の燃焼器を適用したときの燃料切り換
え時のＮＯX 低減効果を示す曲線図。
え時のＮＯX 低減効果を示す曲線図。
【図１４】本発明の燃焼器を適用したときのガスタービ
ン負荷とＮＯX 排出濃度の関係を示す図。
ン負荷とＮＯX 排出濃度の関係を示す図。
【図１５】本発明の他の実施例の燃焼器の断面図。
【図１６】本発明の他の実施例のガスタービン発電装置
の系統図。
の系統図。
１…パイロットバーナ、２…メインバーナ、３…保炎
器、４…バイパス空気口、５…角度可変の旋回羽根、６
…燃料ノズル、７…保炎器冷却用空気、８…混合室、１
４…スライドリング、１５…燃焼気体、１６…空気圧縮
器、１７…タービン、１９…湿度測定装置、２０…燃焼
用空気、２１…排ガス、２２…発電機、２３…燃料タン
ク、２４…燃料発熱量測定装置、３４…外筒、３５…内
筒、３６…冷却空気口、３７…燃焼室、４０…ガスター
ビン負荷信号、４１…燃料発熱量信号、４２…空気湿度
信号、４３…バイパス空気流量制御装置、４４…メイン
空気流量制御装置、４５…パイロット空気流量制御装
置、４６…バイパス空気流量制御用旋回羽根の角度（開
度）信号、４７…メイン空気流量制御用旋回羽根の角度
（開度）信号、４８…パイロット空気流量制御用旋回羽
根の角度（開度）信号、４９…ディスプレイ、５０…パ
イロット拡散燃料流量制御装置、５１…パイロット予混
合燃料流量制御装置、５２…メイン燃料流量制御装置、
５６…パイロット拡散燃料流量信号、５７…パイロット
予混合燃料流量信号、５８…メイン燃料流量信号、５９
…トランジションピース、９０…燃料、１００…燃焼
器。
器、４…バイパス空気口、５…角度可変の旋回羽根、６
…燃料ノズル、７…保炎器冷却用空気、８…混合室、１
４…スライドリング、１５…燃焼気体、１６…空気圧縮
器、１７…タービン、１９…湿度測定装置、２０…燃焼
用空気、２１…排ガス、２２…発電機、２３…燃料タン
ク、２４…燃料発熱量測定装置、３４…外筒、３５…内
筒、３６…冷却空気口、３７…燃焼室、４０…ガスター
ビン負荷信号、４１…燃料発熱量信号、４２…空気湿度
信号、４３…バイパス空気流量制御装置、４４…メイン
空気流量制御装置、４５…パイロット空気流量制御装
置、４６…バイパス空気流量制御用旋回羽根の角度（開
度）信号、４７…メイン空気流量制御用旋回羽根の角度
（開度）信号、４８…パイロット空気流量制御用旋回羽
根の角度（開度）信号、４９…ディスプレイ、５０…パ
イロット拡散燃料流量制御装置、５１…パイロット予混
合燃料流量制御装置、５２…メイン燃料流量制御装置、
５６…パイロット拡散燃料流量信号、５７…パイロット
予混合燃料流量信号、５８…メイン燃料流量信号、５９
…トランジションピース、９０…燃料、１００…燃焼
器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 忠孝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 小豆畑 茂 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 黒田 倫夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 林 則行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (20)
- 【請求項１】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数の
バーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を制
御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する空
気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口を
有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバーナ
が燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃焼
バーナからなり、該予混合燃焼バーナに供給する空気量
及び前記希釈空気口の空気量を燃料供給量の変動に応じ
て制御する空気量制御手段を有することを特徴とするガ
スタービン燃焼器。 - 【請求項２】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数の
バーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を制
御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する空
気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口を
有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバーナ
が燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃焼
バーナからなり、該バーナの燃料供給量の変動に伴なっ
て該バーナに供給する空気量及び前記希釈空気口の空気
量を制御する空気量制御手段を有することを特徴とする
ガスタービン燃焼器。 - 【請求項３】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数の
バーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を制
御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する空
気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口を
有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバーナ
が燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃焼
バーナからなり、該予混合燃焼バーナに供給する空気量
及び前記希釈空気口の空気量をタービンの負荷変動に対
応して変動させる空気量制御手段を有することを特徴と
するガスタービン燃焼器。 - 【請求項４】請求項１〜３において、前記燃焼室内のほ
ぼ中央部に第１段燃焼用バーナを備え、該バーナを取り
囲んでその周囲に第２段燃焼用バーナを複数個備えたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項５】請求項１〜３において、前記燃焼室内のほ
ぼ中央部に第１段燃焼用バーナを備え、該バーナを取り
囲んでその周囲に環状の第２段燃焼用バーナを備えたこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項６】請求項１〜５において、前記複数のバーナ
は先端部が略同一面に位置することを特徴とするガスタ
ービン燃焼器。 - 【請求項７】燃焼室内の上流側に第１段燃焼用バーナを
有し、該バーナの下流側に第２段燃焼用バーナを有し、
該第２段燃焼用バーナの下流側に希釈空気口を有し、該
第１段燃焼用バーナ及び該第２段燃焼用バーナに燃料を
供給する燃料供給手段と燃料供給量を制御する燃料供給
量制御手段及び燃焼用空気を供給する空気供給手段とを
有するガスタービン燃焼器において、前記第１段燃焼用
バーナ及び前記第２段燃焼用バーナがいずれも燃料と空
気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃焼バーナから
なり、該予混合燃焼バーナに供給する空気量及び前記希
釈空気口の空気量を燃料供給量の変動に対応して制御す
る空気量制御手段を有することを特徴とするガスタービ
ン燃焼器。 - 【請求項８】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数の
バーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を制
御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する空
気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口を
有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバーナ
が燃料と空気を異なる噴出口から供給して混合させなが
ら燃焼する拡散燃焼方式と燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式との切り替えが可能のバーナから
なり、予混合燃焼時の前記各バーナに供給する空気量及
び前記希釈空気口の空気量を燃料供給量の変動に応じて
制御する空気量制御手段を有することを特徴とするガス
タービン燃焼器。 - 【請求項９】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数の
バーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を制
御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する空
気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口を
有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバーナ
が燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃焼
バーナからなり、該予混合燃焼バーナに供給する空気量
を燃料供給量の変動につれて変化させて所定の空気比を
保持するバーナ空気量制御手段及び前記予混合燃焼バー
ナの空気量の変化に伴って前記希釈空気口の空気量を制
御する希釈空気量制御手段を有することを特徴とするガ
スタービン燃焼器。 - 【請求項１０】請求項１〜３において、前記空気量制御
手段が角度可変の旋回羽根を有し該羽根の角度を変える
ことによって空気流量を調整する空気旋回型構造を有す
ることを特徴とするガスタービン燃焼器。 - 【請求項１１】燃焼室内のほぼ中央部に第１段燃焼用バ
ーナを有し、該バーナを取り囲んでその周囲に第２段燃
焼用バーナを有し、前記各段のバーナに燃料を供給する
燃料供給手段と燃料供給量を制御する燃料供給量制御手
段及び燃焼用空気を供給する空気供給手段とを有し、該
バーナの下流側に希釈空気口を有するガスタービン燃焼
器において、前記第１段燃焼用バーナが燃料と空気を異
なる噴出口から供給して混合させながら燃焼する拡散燃
焼方式と燃料と空気を予め混合して燃焼する予混合燃焼
方式との切り替えが可能のバーナからなり、前記第２段
燃焼用バーナが予混合燃焼方式のバーナからなり、予混
合燃焼時の前記各段のバーナに供給する空気量を燃料供
給量の変動に伴って変化させて所定の空気比を保持する
バーナ空気量制御手段及び予混合燃焼時の前記各段のバ
ーナの空気量の変動に伴って前記希釈空気口の空気量を
制御する希釈空気量制御手段を有することを特徴とする
ガスタービン燃焼器。 - 【請求項１２】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数
のバーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を
制御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する
空気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口
を有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバー
ナが燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃
焼バーナからなり、該予混合燃焼バーナに供給する空気
量を燃料供給量の変動に伴って制御するバーナ空気量制
御手段及び前記希釈空気口の空気量を燃料供給量の他に
燃料の発熱量及び／或は燃焼用空気の湿度に応じて制御
する希釈空気量制御手段を有することを特徴とするガス
タービン燃焼器。 - 【請求項１３】燃焼室内に複数のバーナを有し、該複数
のバーナに燃料を供給する燃料供給手段と燃料供給量を
制御する燃料供給量制御手段及び燃焼用空気を供給する
空気供給手段とを有し、該バーナの下流側に希釈空気口
を有するガスタービン燃焼器において、前記複数のバー
ナが燃料と空気を予め混合して燃焼する方式の予混合燃
焼バーナからなり、該予混合燃焼バーナに供給する空気
量及び前記希釈空気口の空気量を燃料供給量の変動に伴
って制御する空気量制御手段を有し、前記予混合燃焼バ
ーナに燃料と空気の混合気体の噴流が衝突する流路抵抗
体よりなる保炎手段を備えたことを特徴とするガスター
ビン燃焼器。 - 【請求項１４】請求項１〜３において、前記燃焼室内の
ほぼ中央部に第１段燃焼用バーナを備え、該バーナを取
り囲んでその周囲に第２段燃焼用バーナを備え、前記第
１段燃焼用バーナに備えられた前記流路抵抗体の内部か
ら燃料を噴出させる燃料噴出手段を有することを特徴と
するガスタービン燃焼器。 - 【請求項１５】燃焼室内に燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バーナの
下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ導入
される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼ガス
によって駆動されるタービン及び該タービンで得られた
動力で駆動される発電機とを具備し、前記燃焼器内のバ
ーナの燃料供給量をタービンの負荷変動に伴って制御す
るバーナ燃料供給量制御手段と前記バーナの空気比を所
定の範囲に保持すべく燃料供給量の変動に伴って空気量
を制御するバーナ空気量制御手段と前記バーナの空気量
の変動に応じて希釈空気口の空気量を制御する希釈空気
量制御手段とを備えたことを特徴とするガスタービン発
電装置。 - 【請求項１６】燃焼室内に燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バーナの
下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ導入
される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼ガス
によって駆動されるタービンと、該タービンで得られた
動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変動に
応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備し、
前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内のバー
ナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手段
と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を変
化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制御
手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気口
の空気量を制御する希釈空気量制御手段とを備え、前記
中央操作室に前記バーナ空気量制御手段の制御量とター
ビン負荷と前記燃焼器内の複数のバーナに供給される燃
料量及び燃料制御条件の少なくとも一つを表示するディ
スプレイを備えたことを特徴とするガスタービン発電装
置。 - 【請求項１７】燃焼室内に燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バーナの
下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ導入
される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼ガス
によって駆動されるタービンと、該タービンで得られた
動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変動に
応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備し、
前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内のバー
ナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手段
と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を変
化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制御
手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気口
の空気量を制御する希釈空気量制御手段とを備え、前記
中央操作室の制御部にタービン負荷と前記バーナ空気量
制御手段の制御量と前記希釈空気量制御手段の制御量と
を関係づけたプログラムを備えたことを特徴とするガス
タービン発電装置。 - 【請求項１８】請求項１７において、前記中央操作室の
制御部にタービン負荷と前記バーナ燃料供給量制御手段
の制御量とを関係づけたプログラムを備えたことを特徴
とするガスタービン発電装置。 - 【請求項１９】燃焼室内に燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バーナの
下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ導入
される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼ガス
によって駆動されるタービンと、該タービンで得られた
動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変動に
応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備し、
前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内のバー
ナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手段
と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を変
化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制御
手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気口
の空気量を制御する希釈空気量制御手段を備え、前記中
央操作室に前記バーナ空気量制御手段の制御量とタービ
ン負荷と前記燃焼器内の複数のバーナに供給される燃料
量及び燃料制御条件の少なくとも一つを表示するディス
プレイを備え、該ディスプレイに表示されたデ−タによ
り前記バーナの空気量或は／及び燃料量が適正か否かを
判断して空気量或は／及び燃料量を制御しうるようにし
たことを特徴とするガスタービン発電制御装置。 - 【請求項２０】燃焼室内に燃料と空気を予め混合して燃
焼する予混合燃焼方式の複数のバーナを備え該バーナの
下流側に希釈空気口を備えた燃焼器と、該燃焼器へ導入
される空気の圧縮機と、前記燃焼器で得られた燃焼ガス
によって駆動されるタービンと、該タービンで得られた
動力で駆動される発電機及び前記タービンの負荷変動に
応じて燃焼器に制御指令を送る中央操作室とを具備し、
前記中央操作室からの指令によって前記燃焼器内のバー
ナの燃料供給量を制御するバーナ燃料供給量制御手段
と、前記バーナの燃料供給量の変動に伴って空気量を変
化させ空気比を所定の範囲に保持するバーナ空気量制御
手段及び前記バーナの空気量の変動に応じて希釈空気口
の空気量を制御する希釈空気量制御手段を備え、前記中
央操作室に燃料の発熱量及び空気の湿度の少なくとも一
方を表示するディスプレイを備え、該ディスプレイに表
示された燃料の発熱量或は／及び空気の湿度に基づいて
前記燃焼器の希釈空気口の空気量を補正しうるようにし
たことを特徴とするガスタービン発電制御装置。
Priority Applications (2)
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| JP4013685A JPH05203146A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置 |
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| JP4013685A JPH05203146A (ja) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | ガスタービン燃焼器及びガスタービン発電装置 |
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