WO2019188484A1 - 燃料供給装置及びガスタービン - Google Patents

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正悟 大西
慎太朗 伊藤
正宏 内田
琢 水谷
藤森　俊郎
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Definitions

  • the present disclosure relates to a fuel supply device and a gas turbine.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-062165 filed in Japan on March 28, 2018, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a combustion apparatus and a gas turbine for burning ammonia as fuel. That is, this combustion apparatus and gas turbine premixes ammonia (ammonia for fuel) with natural gas and supplies it to the combustor, thereby obtaining combustion exhaust gas that drives the turbine and reducing nitrogen oxides (NOx). In order to achieve this, a reduction region is formed in which nitrogen oxides (NOx) generated in the combustion region are reduced using ammonia on the downstream side in the combustor.
  • ammonia ammonia for fuel
  • NOx nitrogen oxides
  • the temperature and pressure in the supply pipe may be measured and a leak check may be performed.
  • the gas fuel supply pipe needs to be heated and held during the leak check.
  • a temperature distribution is generated in the supply pipe during heating, liquefaction of the gas fuel occurs due to a pressure change or a local temperature drop in the supply pipe, and a pressure drop occurs.
  • Such a change in pressure accompanying the liquefaction of gas fuel inside the supply pipe or a change in temperature can be an adverse effect in a leak check.
  • the temperature of the supply pipe is adjusted by a heater or the like in order to solve the above-described problems.
  • it takes time to adjust the temperature of the supply pipe and the procedure becomes complicated.
  • the present disclosure has been made in view of the above-described circumstances, and aims to suppress a pressure fluctuation during a leak check and simplify the leak check.
  • a first supply pipe that supplies a first gaseous fuel to a combustor and the first supply pipe are provided.
  • a first on-off valve, a second on-off valve provided in a portion of the first supply pipe closer to an outlet of the first supply pipe than the first on-off valve, and the first supply pipe A second supply pipe that supplies the second gas fuel having a liquefaction temperature lower than that of the gas fuel to the combustor, and a portion between the first on-off valve and the second on-off valve in the first supply pipe.
  • the first on-off valve is closed, and the second on-off valve and the third on-off valve are opened.
  • the first gas fuel remaining in the first supply pipe is replaced with the second gas fuel, and after the replacement, the first on-off valve and the
  • the second on-off valve and the second on-off valve By controlling the second on-off valve to be in a closed state and the third on-off valve to be in an open state, the inside of the first supply pipe is pressurized with the second gas fuel, and the pressurization is performed.
  • a control device for performing a leak check on the first supply pipe using the leak check measuring device by controlling the first to third on-off valves to be closed after Adopt a fuel supply device.
  • the control device closes the first on-off valve and the third on-off valve before the replacement.
  • a fuel supply device is adopted in which the inside of the first supply pipe is depressurized by controlling the second on-off valve to be in an open state.
  • a gas vent whose one end is connected to a downstream side of the second on-off valve in the first supply pipe is provided.
  • a gas supply pipe is further provided, and the gas vent pipe employs a fuel supply device that discharges the first gas fuel from the first supply pipe to the outside during the replacement or decompression.
  • the first gas fuel and the second gas fuel in the combustor A fuel supply device that introduces the second gas fuel from the second supply pipe to the first supply pipe at the end of mixed combustion is employed.
  • a fuel supply apparatus in which the first gas fuel is ammonia and the second gas fuel is natural gas is employed.
  • a gas turbine including any one of the fuel supply devices of the first to sixth aspects is employed as a first aspect related to the gas turbine.
  • the present disclosure by introducing the second gas fuel into the first supply pipe, it is possible to suppress the pressure fluctuation during the leak check and simplify the leak check.
  • the gas turbine A includes a compressor 1, a combustor 2, a turbine 3, a reduction catalyst chamber 4, a tank 5, a pump 6, a vaporizer 7, a fuel supply unit 8,
  • the illustrated control device is provided.
  • the control device is composed of a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), a storage device such as an SSD (Solid State Drive) and a HDD (Hard Disc Drive), and the like.
  • the combustor 2, the tank 5, the pump 6, the carburetor 7, and the fuel supply unit 8 constitute the combustion device C in the present embodiment.
  • Such a gas turbine A is a drive source of the generator G, and generates rotational power by burning predetermined fuel.
  • Compressor 1 generates compressed air by compressing air taken from outside air to a predetermined pressure.
  • the compressor 1 supplies the compressed air to the combustor 2 mainly as combustion air.
  • the combustor 2 generates combustion gas by burning fuel using the compressed air as an oxidant, and supplies the combustion gas to the turbine 3.
  • the combustor 2 is supplied with gaseous ammonia (first gas fuel).
  • the combustor 2 includes a casing 2a, a liner 2b, a rectifier 2c, a fuel supply pipe 2d (second supply pipe), a fuel nozzle 2e, an ammonia supply pipe 2f (first supply pipe). ), A plurality of ammonia injection nozzles 2g, a connecting pipe 2h, a gas vent pipe 2i, a temperature sensor 2j, and a pressure sensor 2k.
  • the temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k constitute a leak check measuring device. Further, as shown in FIG.
  • the combustor 2 includes valves V1 to V5 controlled by the above-described control device.
  • the valves V1 to V5 may be electrically connected to the control device.
  • the natural gas in a gaseous state is used as the fuel (second gas fuel). Natural gas has a characteristic that its liquefaction temperature is lower than that of ammonia.
  • the casing 2a is a substantially cylindrical container that houses the liner 2b.
  • the casing 2a has a fuel nozzle 2e and a rectifier 2c attached to one end, and an exhaust port E formed on the other end.
  • the liner 2b is a cylindrical body provided substantially coaxially with respect to the casing 2a, and the internal space of the liner 2b is a combustion chamber N.
  • the direction of the central axis L of the liner 2b shown in FIG. 2 is the mainstream flow direction (mainstream direction) in the combustion chamber N.
  • the liner 2b is supplied with cooling air along the inner peripheral surface of the liner 2b, and a cooling air layer is formed in the vicinity of the inner peripheral surface of the liner 2b.
  • the fuel supply pipe 2d is a pipe connected to the fuel supply unit 8 and the fuel nozzle 2e.
  • the fuel supply pipe 2d guides the fuel supplied from the fuel supply unit 8 to the fuel nozzle 2e.
  • the fuel supply pipe 2d is provided with a first fuel valve V4 on the inlet side and a second fuel valve V5 on the outlet side.
  • the fuel nozzle 2e is provided on the central axis L of the liner 2b at one end of the casing 2a, and is a fuel injection nozzle that injects fuel into the combustion chamber N.
  • the rectifier 2c is provided in an annular shape on the outer periphery of the fuel nozzle 2e at one end of the casing 2a. The rectifier 2c supplies combustion air from one end of the combustion chamber N toward the exhaust port E, and at the center of the liner 2b. A swirl flow S of combustion air is formed around the axis L.
  • the ammonia supply pipe 2f is a pipe connected to the vaporizer 7 and the ammonia injection nozzle 2g.
  • the ammonia supply pipe 2f guides gaseous ammonia supplied from the vaporizer 7 to the ammonia injection nozzle 2g.
  • the ammonia supply pipe 2f is provided with a first ammonia valve V1 (first on-off valve) on the inlet side and a second ammonia valve V2 (second on-off valve) on the outlet side.
  • the first ammonia valve V1 may be provided near the inlet of the ammonia supply pipe 2f
  • the second ammonia valve V2 may be provided near the inlet of the ammonia supply pipe 2f.
  • the first ammonia valve V1 may be provided in the ammonia supply pipe 2f, and the second ammonia valve V2 may be provided closer to the outlet of the ammonia supply pipe 2f than the first ammonia valve V1. Further, the ammonia supply pipe 2f is connected to the gas vent pipe 2i at a site downstream of the second ammonia valve V2.
  • the plurality of ammonia injection nozzles 2g are nozzles inserted into the liner 2b from the casing 2a, and are provided around the central axis L of the liner 2b, that is, around the flame K at every predetermined angle.
  • the ammonia injection nozzle 2g is cylindrical.
  • the downstream end of the ammonia injection nozzle 2g is inserted from the peripheral surface of the liner 2b, and is provided so as to be inclined radially inward of the liner 2b and upstream of the flame formation direction.
  • the ammonia injection nozzle 2g is inserted into the liner 2b through an opening formed in the casing 2a and an opening formed in the peripheral surface of the liner 2b, and a rear end portion is fixed to the outside of the casing 2a. .
  • These ammonia injection nozzles 2g are nozzles that inject gaseous ammonia toward the flame K from the inner surface of the liner 2b.
  • the connecting pipe 2h is connected to a portion of the fuel supply pipe 2d between the first fuel valve V4 and the second fuel valve V5, and is connected to the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2 of the ammonia supply pipe 2f. It is piping connected to the part between. Thereby, the connecting pipe 2h connects the fuel supply pipe 2d and the ammonia supply pipe 2f.
  • the connecting pipe 2h is provided with a connecting pipe valve V3 (third on-off valve).
  • the degassing pipe 2i is a pipe in which a catalyst (not shown) is provided, and is installed downstream of the second ammonia valve V2 in the ammonia supply pipe 2f.
  • the degassing pipe 2i is provided for releasing gaseous ammonia or a gaseous mixture of gaseous ammonia and fuel into the atmosphere after being decomposed by the catalyst.
  • the temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k are provided downstream (position downstream) from the connection point between the ammonia supply pipe 2f and the connection pipe 2h, and are located upstream of the second ammonia valve V2. In the position. Moreover, the temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k transmit the measured measurement data to the control device. The temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k may be electrically connected to the control device.
  • the flame K is a region having a relatively low oxygen concentration in the combustion chamber N, but the central portion Kc of the flame K is a region having the lowest oxygen concentration in the flame K.
  • the plurality of ammonia injection nozzles 2 g inject gaseous ammonia toward the central portion Kc of the flame K in the mainstream direction, that is, the region having the lowest oxygen concentration.
  • the center Kc of the flame K is not a single point but a region having a predetermined spread.
  • the turbine 3 generates rotational power by using the combustion gas as a driving gas.
  • the turbine 3 is axially coupled to the compressor 1 and the generator G as shown in the figure, and rotationally drives the compressor 1 and the generator G with its own rotational power.
  • Such a turbine 3 exhausts the combustion gas after power recovery toward the reduction catalyst chamber 4.
  • the reduction catalyst chamber 4 is filled with a reduction catalyst, and reduces nitrogen oxide (NOx) contained in the combustion gas to nitrogen (N2).
  • the tank 5 is a fuel tank that stores a predetermined amount of liquid ammonia, and supplies the liquid ammonia to the pump 6.
  • the pump 6 is a fuel pump that pressurizes liquid ammonia supplied from the tank 5 to a predetermined pressure and supplies it to the vaporizer 7.
  • the vaporizer 7 generates gaseous ammonia by vaporizing the liquid ammonia supplied from the pump 6.
  • the vaporizer 7 supplies gaseous ammonia as a reducing agent immediately before the combustor 2 and the reduction catalyst chamber 4.
  • the above-described reduction catalyst chamber 4 reduces nitrogen oxides (NOx) by the cooperation of the reduction catalyst and the reducing agent accommodated therein.
  • liquid ammonia is supplied from the tank 5 to the vaporizer 7 when the pump 6 operates, and gaseous ammonia is generated when the liquid ammonia is vaporized in the vaporizer 7.
  • This gaseous ammonia is supplied immediately before each ammonia injection nozzle 2 g and the reduction catalyst chamber 4 of the combustor 2.
  • the fuel is supplied from the fuel supply unit 8 to the combustor 2 and injected into the combustion chamber N from the fuel nozzle 2e.
  • the compressed air is supplied to the rectifier 2c of the combustor 2 as combustion air.
  • This combustion air is injected by the combustor 2 in the direction of the central axis L of the liner 2b as a swirling flow S that rotates around the central axis L of the liner 2b.
  • the combustion air is initially injected from the rectifier 2d of the combustor 2 toward the central axis L of the liner 2b. At this time, the combustion air gradually spreads in the direction orthogonal to the central axis L due to centrifugal force caused by swirl, that is, toward the liner 2b (the inner peripheral surface of the liner 2b) located on the side of the central axis L. Gradually spread. Further, the fuel injected from the fuel nozzle 2e gradually spreads in the direction orthogonal to the central axis L as in the case of the combustion air by being drawn by such a flow of the combustion air. The fuel flowing in the combustion chamber N and the combustion air are mixed in this way, and a flame K is formed in the combustion chamber N.
  • the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2 are closed in the ammonia supply pipe 2f.
  • gaseous ammonia remains in a portion between the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2. That is, the control device controls the first ammonia valve V1, the second ammonia valve V2, and the connection pipe valve V3 so as to be in a closed state (procedure 1).
  • the control device controls the first ammonia valve V1 and the connecting pipe valve V3 so as to be in a valve-closed state, and controls the second ammonia valve V2 so as to be in a valve-open state (procedure 2).
  • the connecting pipe valve V3 is opened with the first fuel valve V4 of the fuel supply pipe 2d opened and the second fuel valve V5 closed. That is, the control device controls the first ammonia valve V1 so as to be in the closed state, and controls the second ammonia valve V2 and the connection pipe valve V3 so as to be in the open state (procedure 3). At this time, the control device controls the first fuel valve V4 and the connection pipe valve V3 so that the first fuel valve V4 is opened before the connection pipe valve V3 is opened.
  • the fuel flows into the ammonia supply pipe 2f, the residual ammonia in the ammonia supply pipe 2f is pushed out and discharged, and the gaseous ammonia in the ammonia supply pipe 2f is replaced with the fuel.
  • the second ammonia valve V2 is closed. That is, the control device controls the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2 so as to be in the closed state, and controls the connection pipe valve V3 so as to be in the open state (procedure 4).
  • the control device controls the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2 so as to be in the closed state, and controls the connection pipe valve V3 so as to be in the open state (procedure 4).
  • the connecting pipe valve V3 is closed with the first ammonia valve V1 and the second ammonia valve V2 closed. That is, the control device controls the first ammonia valve V1, the second ammonia valve V2, and the connection pipe valve V3 so as to be in a closed state (procedure 5). Thereby, the pressure and temperature data in the ammonia supply pipe 2f are acquired from the temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k. And a leak check is implemented by measuring a temperature change and a pressure drop from the data acquired from the temperature sensor 2j and the pressure sensor 2k by a control device (not shown). After the leak check is completed, the second ammonia valve V2 is opened. Thereby, gaseous ammonia and fuel in the ammonia supply pipe 2f are rapidly released from the gas vent pipe 2i.
  • the fuel is introduced into the ammonia supply pipe 2f through the connection pipe 2h, similarly to the leak check.
  • the operation of the combustor 2 is stopped, almost no gaseous ammonia remains in the ammonia supply pipe 2f, so that gaseous ammonia is not liquefied in the ammonia supply pipe 2f.
  • the fuel supplied at a pressure substantially equal to gaseous ammonia is introduced into the ammonia supply pipe 2f at the time of the leak check, so that the pressure in the ammonia supply pipe 2f is constant and the operation of the combustor 2 is performed. Liquefaction of gaseous ammonia remaining in the ammonia supply pipe 2f when stopped is prevented. Thereby, the change of the temperature and pressure in the ammonia supply pipe 2f can be prevented. Therefore, it is not necessary to adjust the temperature in the ammonia supply pipe 2f, and the leak check procedure is simplified.
  • the gas released during the leak check is discharged to the outside through the degassing pipe 2i.
  • the gas released during the leak check can be discharged to the outside after being appropriately processed without passing through the liner 2b. That is, the gas after the gas ammonia or the gas mixture of gaseous ammonia and fuel is decomposed by the catalyst can be released into the atmosphere by the gas vent pipe 2i without passing through the liner 2b.
  • the inside of the ammonia supply pipe 2f is depressurized before the leak check. Therefore, it becomes easy to introduce fuel into the ammonia supply pipe 2f, and replacement of gaseous ammonia with fuel can be efficiently performed.
  • the leak check is performed in the combustion device C of the gas turbine A, but the present disclosure is not limited to this, and may be a combustion device such as a jet engine or a boiler.
  • natural gas is used as the second fuel.
  • the present disclosure is not limited to this, and for example, hydrogen or the like can be used.
  • the first fuel is not limited to ammonia, and may be a gas having a higher liquefaction temperature than the second fuel.
  • gas vent pipe 2i is provided, but the present disclosure is not limited to this.
  • the gaseous ammonia or the mixed gas of gaseous ammonia and fuel discharged from the ammonia supply pipe 2f during the leak check may be discharged to the liner 2b.
  • the reduction catalyst chamber 4 may not be provided.
  • the present disclosure by introducing the second gas fuel into the first supply pipe, it is possible to suppress the pressure fluctuation during the leak check and simplify the leak check.

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Abstract

第１の供給管（２ｆ）と、第１の開閉弁（Ｖ１）と、第２の開閉弁（Ｖ１、Ｖ２）と、第２の供給管（２ｄ）と、接続管（２ｈ）と、第３の開閉弁（Ｖ３）と、リークチェック用計測装置とを備え、第１の供給管（２ｆ）のリークチェックを行う燃料供給装置。

Description

燃料供給装置及びガスタービン
　本開示は、燃料供給装置及びガスタービンに関する。本願は、２０１８年３月２８日に日本に出願された日本国特願２０１８－０６２１６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　下記特許文献１には、アンモニアを燃料として燃焼させる燃焼装置及びガスタービンが開示されている。すなわち、この燃焼装置及びガスタービンは、天然ガスにアンモニア（燃料用アンモニア）を予混合させて燃焼器に供給することにより、タービンを駆動する燃焼排ガスを得ると共に、窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減することを目的として、燃焼器内の下流側に燃焼領域で発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）を、アンモニアを用いて還元する還元領域を形成するものである。
日本国特開２０１６－１９１５０７号公報
　ところで、アンモニア等のガス燃料を燃焼器に供給する供給管において、供給管内の温度及び圧力等を計測し、リークチェックを実施する場合がある。この場合、ガス燃料の供給管は、リークチェック時に加熱保持する必要がある。しかしながら、加熱時において供給管内に温度分布が生じるため、圧力変化や供給管内の局所的な温度低下によるガス燃料の液化が発生し、圧力の低下が発生する。このような供給管の内部のガス燃料の液化や温度変化に伴う圧力変化は、リークチェックにおける弊害となりうる。従来技術においては、上述の課題を解消すべく、ヒータ等により供給管の温度を調整している。しかしながら、上記の手法では、供給管の温度調整に時間がかかり、手順が煩雑となる。
　本開示は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、リークチェック時の圧力変動を抑え、リークチェックを簡便とすることを目的とするものである。
　上記目的を達成するために、本開示では、燃料供給装置に係る第１の態様として、第１のガス燃料を燃焼器に供給する第１の供給管と、前記第１の供給管に設けられた第１の開閉弁と、前記第１の供給管のうち前記第１の開閉弁よりも前記第１の供給管の出口に近い部分に設けられた第２の開閉弁と、前記第１のガス燃料よりも液化温度が低い第２のガス燃料を前記燃焼器に供給する第２の供給管と、前記第１の供給管における第１の開閉弁と第２の開閉弁との間の部位と、前記第２の供給管とを接続する接続管と、前記接続管に設けられる第３の開閉弁と、前記第１の供給管に備えられるリークチェック用計測装置とを備え、前記第２のガス燃料を前記第１の供給管に導入することにより前記第１の供給管のリークチェックを行う、燃料供給装置を採用する。
　本開示では、燃料供給装置に係る第２の態様として、上記第１の態様において、前記第１の開閉弁を閉弁状態とし、かつ前記第２の開閉弁及び前記第３の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内に残留する前記第１のガス燃料を前記第２のガス燃料で置換し、前記置換の後に、前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を閉弁状態、かつ前記第３の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内を前記第２のガス燃料で加圧し、前記加圧の後に前記第１～第３の開閉弁を閉弁状態とするように制御することにより、前記リークチェック用計測装置を用いて前記第１の供給管のリークチェックを行う、制御装置をさらに備える燃料供給装置を採用する。
　本開示では、燃料供給装置に係る第３の態様として、上記第２の態様において、前記制御装置は、前記置換の前に、前記第１の開閉弁及び前記第３の開閉弁を閉弁状態とし、かつ、前記第２の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内が減圧される燃料供給装置を採用する。
　本開示では、燃料供給装置に係る第４の態様として、上記第２または第３の態様において、前記第１の供給管のうち前記第２の開閉弁の下流側に一端が接続されるガス抜き管をさらに備え、前記ガス抜き管は、前記置換時あるいは減圧時に前記第１のガス燃料を前記第１の供給管から外部に排出する、燃料供給装置を採用する。
　本開示では、燃料供給装置に係る第５の態様として、上記第１～第４の態様のいずれか１つの態様において、前記燃焼器における前記第１のガス燃料と前記第２のガス燃料との混焼の終了時に、前記第２の供給管から前記第１の供給管に前記第２のガス燃料を導入する、燃料供給装置を採用する。
　また、本開示では、燃料供給装置に係る第６の態様として、前記第１のガス燃料はアンモニアであり、前記第２のガス燃料は天然ガスである、燃料供給装置を採用する。
　また、本開示では、ガスタービンに係る第１の態様として、上記第1～第６の態様のいずれか１つの燃料供給装置を備える、ガスタービンを採用する。
　本開示によれば、第１の供給管に第２のガス燃料を導入することで、リークチェック時の圧力変動を抑え、リークチェックを簡便とすることが可能である。
本開示の一実施形態に係るガスタービンの全体構成を示すブロック図である。 本開示の一実施形態における燃焼器の構成を示す断面図である。 本開示の一実施形態に係る燃料供給装置を示す図であり、構成を示す模式図である。 本開示の一実施形態に係る燃料供給装置を示す図であり、動作手順を示す表である。
　以下、図面を参照して、本開示の一実施形態について説明する。本実施形態に係るガスタービンＡは、図１に示すように、圧縮機１、燃焼器２、タービン３、還元触媒チャンバ４、タンク５、ポンプ６、気化器７、燃料供給部８、及び不図示の制御装置を備えている。制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）といったメモリ、及びＳＳＤ（Solid State Drive）やＨＤＤ（Hard Disc Drive）といった記憶装置、等から構成されている。また、これら複数の構成要素のうち、燃焼器２、タンク５、ポンプ６、気化器７、及び燃料供給部８は、本実施形態における燃焼装置Ｃを構成している。このようなガスタービンＡは、発電機Ｇの駆動源であり、所定の燃料を燃焼させることにより回転動力を発生させる。
　圧縮機１は、外気から取り込んだ空気を所定圧まで圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮機１は、上記圧縮空気を主に燃焼用空気として燃焼器２に供給する。
　燃焼器２は、上記圧縮空気を酸化剤として燃料を燃焼させることにより燃焼ガスを発生させ、当該燃焼ガスをタービン３に供給する。また、燃焼器２には、気体状態のアンモニア（第１のガス燃料）が供給されている。燃焼器２は、図２及び図３Ａに示すように、ケーシング２ａ、ライナ２ｂ、整流器２ｃ、燃料供給管２ｄ（第２の供給管）、燃料ノズル２ｅ、アンモニア供給管２ｆ（第１の供給管）、複数のアンモニア噴射ノズル２ｇ、接続管２ｈ、ガス抜き管２ｉ、温度センサ２ｊ、及び圧力センサ２ｋを備えている。温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋは、リークチェック用計測装置を構成している。また、燃焼器２は、図３Ａに示すように、上述の制御装置により制御されるバルブＶ１～Ｖ５を備えている。バルブＶ１～Ｖ５は、制御装置に電気的に接続されていてもよい。なお、本実施形態において燃料（第２のガス燃料）は、気体状態の天然ガスを使用している。天然ガスは、アンモニアよりも液化温度が低い特性を有している。
　ケーシング２ａは、ライナ２ｂを収容する略円筒状の容器である。このケーシング２ａは、一端に燃料ノズル２ｅ及び整流器２ｃが取り付けられており、他端に排気口Ｅが形成されている。ライナ２ｂは、このようなケーシング２ａに対して略同軸状に設けられた筒状体であり、ライナ２ｂの内部空間が、燃焼室Ｎである。なお、図２に示すライナ２ｂの中心軸Ｌの方向は、燃焼室Ｎ内における主流の流れ方向（主流方向）である。また、ライナ２ｂには、ライナ２ｂの内周面に沿って冷却空気が供給されており、ライナ２ｂの内周面近傍に冷却空気層が形成されている。
　燃料供給管２ｄは、燃料供給部８及び燃料ノズル２ｅと接続された配管である。この燃料供給管２ｄは、燃料供給部８から供給された燃料を燃料ノズル２ｅへと案内する。燃料供給管２ｄは、入口側に第１燃料バルブＶ４が設けられ、出口側に第２燃料バルブＶ５が設けられる。
　燃料ノズル２ｅは、ケーシング２ａの一端においてライナ２ｂの中心軸Ｌ上に設けられており、燃料を燃焼室Ｎ内に噴射する燃料噴射ノズルである。整流器２ｃは、ケーシング２ａの一端において上記燃料ノズル２ｅの外周に円環状に設けられており、燃焼室Ｎの一端から排気口Ｅの方向に向けて燃焼用空気を供給すると共に、ライナ２ｂの中心軸Ｌの周りに燃焼用空気の旋回流Ｓを形成する。
　アンモニア供給管２ｆは、気化器７及びアンモニア噴射ノズル２ｇと接続された配管である。このアンモニア供給管２ｆは、気化器７から供給される気体アンモニアをアンモニア噴射ノズル２ｇへと案内する。また、アンモニア供給管２ｆは、入口側に第１アンモニアバルブＶ１（第１の開閉弁）が設けられ、出口側に第２アンモニアバルブＶ２（第２の開閉弁）が設けられている。また、第１アンモニアバルブＶ１は、アンモニア供給管２ｆの入口近傍に設けられ、第２アンモニアバルブＶ２は、アンモニア供給管２ｆの入口近傍に設けられ設けられていてもよい。ただし、第１アンモニアバルブＶ１は、アンモニア供給管２ｆに設けられ、第２アンモニアバルブＶ２は、第１アンモニアバルブＶ１よりもアンモニア供給管２ｆの出口の近くに設けられていればよい。さらに、アンモニア供給管２ｆは、第２アンモニアバルブＶ２よりも下流側の部位において、ガス抜き管２ｉと接続されている。
　複数のアンモニア噴射ノズル２ｇは、ケーシング２ａからライナ２ｂに挿入されたノズルであり、ライナ２ｂの中心軸Ｌの周りつまり火炎Ｋの周りに所定角度毎に設けられている。アンモニア噴射ノズル２ｇは、円筒状とされている。アンモニア噴射ノズル２ｇは、下流側の端部がライナ２ｂの周面から挿入され、ライナ２ｂ内の径方向内側かつ火炎形成方向の上流側に傾斜して設けられている。また、アンモニア噴射ノズル２ｇは、ケーシング２ａに形成された開口及びライナ２ｂの周面に形成された開口よりライナ２ｂの内部に挿入されており、後端部がケーシング２ａの外側に固定されている。これらアンモニア噴射ノズル２ｇは、ライナ２ｂの内面から気体アンモニアを火炎Ｋに向けて噴射するノズルである。
　接続管２ｈは、燃料供給管２ｄにおける第１燃料バルブＶ４と第２燃料バルブＶ５との間の部位に接続され、かつ、アンモニア供給管２ｆの第１アンモニアバルブＶ１と第２アンモニアバルブＶ２との間の部位に接続される配管である。これにより、接続管２ｈは、燃料供給管２ｄとアンモニア供給管２ｆとを接続している。また、接続管２ｈには、接続管バルブＶ３（第３の開閉弁）が設けられている。
　ガス抜き管２ｉは、不図示の触媒が内部に設けられた配管であり、アンモニア供給管２ｆにおける第２アンモニアバルブＶ２の後段に設置される。ガス抜き管２ｉは、気体アンモニアまたは気体アンモニア及び燃料の混合気体を、触媒により分解した後に大気中に放出させるために設けられる。
　温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋは、アンモニア供給管２ｆにおいて、アンモニア供給管２ｆと接続管２ｈとの接続点よりも後段（下流側の位置）に設けられ、第２アンモニアバルブＶ２よりも上流側の位置に設けられている。また、温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋは、計測した計測データを制御装置へと送信している。温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋは、制御装置に電気的に接続されていてもよい。
　なお、燃料供給管２ｄ、燃料ノズル２ｅ、アンモニア供給管２ｆ、複数のアンモニア噴射ノズル２ｇ、接続管２ｈ、ガス抜き管２ｉ、温度センサ２ｊ、圧力センサ２ｋ、タンク５、ポンプ６、気化器７、及び燃料供給部８は、本実施形態において燃料供給装置を構成している。
　火炎Ｋは、燃焼室Ｎ中で酸素濃度が比較的低い領域であるが、火炎Ｋの中心部Ｋｃは、火炎Ｋにおいて酸素濃度が最も低い領域である。複数のアンモニア噴射ノズル２ｇは、図２に示すように、主流方向における火炎Ｋの中心部Ｋｃ、つまり酸素濃度が最も低い領域に向けて、気体アンモニアを噴射する。なお、火炎Ｋの中心部Ｋｃは、図２に示すように、１点ではなく所定の広がりを持った領域である。
　タービン３は、上記燃焼ガスを駆動ガスとして用いることにより回転動力を発生させる。このタービン３は、図示するように圧縮機１及び発電機Ｇと軸結合しており、自らの回転動力によって圧縮機１及び発電機Ｇを回転駆動する。このようなタービン３は、動力回収した後の燃焼ガスを還元触媒チャンバ４に向けて排気する。還元触媒チャンバ４は、内部に還元触媒が充填されており、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を窒素（Ｎ２）に還元する。
　タンク５は、所定量の液体アンモニアを貯留する燃料タンクであり、液体アンモニアをポンプ６に供給する。ポンプ６は、タンク５から供給された液体アンモニアを所定圧に加圧して気化器７に供給する燃料ポンプである。
　気化器７は、ポンプ６から供給された液体アンモニアを気化させることにより気体アンモニアを生成する。この気化器７は、気体アンモニアを還元剤として燃焼器２及び還元触媒チャンバ４の直前に供給する。なお、上述した還元触媒チャンバ４は、内部に収容した還元触媒と還元剤との協働によって窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元処理する。
　次に、ガスタービンＡ及び燃焼装置Ｃの動作について、詳しく説明する。
　このガスタービンＡ及び燃焼装置Ｃでは、ポンプ６が作動することによって液体アンモニアがタンク５から気化器７に供給され、気化器７で液体アンモニアが気化することによって気体アンモニアが生成される。そして、この気体アンモニアは、燃焼器２の各アンモニア噴射ノズル２ｇ及び還元触媒チャンバ４の直前に供給される。一方、燃料は、燃料供給部８から燃焼器２に供給され、燃料ノズル２ｅから燃焼室Ｎ内に噴射される。
　一方、圧縮機１が作動することによって圧縮空気が燃焼用空気として燃焼器２の整流器２ｃに供給される。この燃焼用空気は、燃焼器２によってライナ２ｂの中心軸Ｌ周りに旋回する旋回流Ｓとしてライナ２ｂの中心軸Ｌの方向に噴射される。
　上記燃焼用空気は、初期的には燃焼器２の整流器２ｄからライナ２ｂの中心軸Ｌの方向に向けて噴射される。このとき、旋回に起因する遠心力によって、上記燃焼用空気は、中心軸Ｌの直交方向に徐々に広がる、つまり中心軸Ｌの側方に位置するライナ２ｂ（ライナ２ｂの内周面）に向けて徐々に広がる。また、このような燃焼用空気の流れに引き連られることにより、燃料ノズル２ｅから噴射された燃料は、燃焼用空気と同様に中心軸Ｌの直交方向に徐々に広がる。そして、このように燃焼室Ｎ内で流れる燃料と燃焼用空気とが混合して、火炎Ｋが燃焼室Ｎ内に形成される。
　次に、燃焼器２におけるアンモニアのリークチェック方法について図３Ｂを参照して説明する。
　燃焼器２のリークチェック時には、アンモニア供給管２ｆにおいて、第１アンモニアバルブＶ１及び第２アンモニアバルブＶ２が閉弁される。これにより、アンモニア供給管２ｆ内では、第１アンモニアバルブＶ１と第２アンモニアバルブＶ２との間の部位に気体アンモニアが残留した状態となる。すなわち、制御装置は、閉弁状態になるように第１アンモニアバルブＶ１、第２アンモニアバルブＶ２、及び接続管バルブＶ３を制御する（手順１）。そして、第２アンモニアバルブＶ２が開弁されると、アンモニア供給管２ｆ内の気体アンモニアがガス抜き管２ｉより排出され、アンモニア供給管２ｆ内が減圧される。すなわち、制御装置は、閉弁状態になるように第１アンモニアバルブＶ１及び接続管バルブＶ３を制御し、開弁状態になるように第２アンモニアバルブＶ２を制御する（手順２）。
　次に、燃料供給管２ｄの第１燃料バルブＶ４が開弁され、第２燃料バルブＶ５が閉弁された状態で、接続管バルブＶ３が開弁される。すなわち、制御装置は、閉弁状態になるように第１アンモニアバルブＶ１を制御し、開弁状態になるように第２アンモニアバルブＶ２及び接続管バルブＶ３を制御する（手順３）。このとき、制御装置は、接続管バルブＶ３が開弁状態になる前に第１燃料バルブＶ４が開弁状態になるように、第１燃料バルブＶ４及び接続管バルブＶ３を制御する。これにより、燃料がアンモニア供給管２ｆへと流入し、アンモニア供給管２ｆ内の残存アンモニアが押し出されて排出され、アンモニア供給管２ｆ内の気体アンモニアが燃料へと置換される。さらに、上述の状態で、第２アンモニアバルブＶ２が閉弁される。すなわち、制御装置は、閉弁状態になるように第１アンモニアバルブＶ１及び第２アンモニアバルブＶ２を制御し、開弁状態になるように接続管バルブＶ３を制御する（手順４）。これにより、アンモニア供給管２ｆ内にさらに燃料が供給され、アンモニア供給管２ｆ内の圧力が上昇する。
　次に、第１アンモニアバルブＶ１及び第２アンモニアバルブＶ２が閉弁された状態で、接続管バルブＶ３が閉弁される。すなわち、制御装置は、閉弁状態になるように第１アンモニアバルブＶ１、第２アンモニアバルブＶ２、及び接続管バルブＶ３を制御する（手順５）。これにより、温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋから、アンモニア供給管２ｆ内の圧力及び温度のデータが取得される。そして、不図示の制御装置により、温度センサ２ｊ及び圧力センサ２ｋから取得したデータから温度変化及び圧力降下を計測することで、リークチェックを実施する。リークチェック完了後は、第２アンモニアバルブＶ２が開弁される。これにより、アンモニア供給管２ｆ内の気体アンモニア及び燃料がガス抜き管２ｉより急速に放出される。
　また、リークチェック時以外において、例えばアンモニアと燃料との混焼が終了した時にも、リークチェック時と同様に、接続管２ｈを介してアンモニア供給管２ｆへと燃料を導入する。これにより、燃焼器２の運転が停止している状態の時に、アンモニア供給管２ｆ内に気体アンモニアがほぼ残存しないため、アンモニア供給管２ｆにおいて気体アンモニアが液化することがない。
　本実施形態によれば、リークチェック時においてアンモニア供給管２ｆに気体アンモニアと略等しい圧力で供給される燃料を導入することで、アンモニア供給管２ｆ内の圧力を一定とし、燃焼器２の運転が停止している時にアンモニア供給管２ｆに残留する気体アンモニアの液化を防止している。これにより、アンモニア供給管２ｆ内の温度及び圧力の変化を防止することができる。したがって、アンモニア供給管２ｆにおいて温度調整を行う必要がなく、リークチェックの手順が簡便となる。
　また、本実施形態によれば、リークチェック時に放出される気体を、ガス抜き管２ｉより外部に排出する。これにより、リークチェック時に放出された気体を、ライナ２ｂを通さずに適切に処理した後に外部へと排出することが可能である。すなわち、気体アンモニアまたは気体アンモニア及び燃料の混合気体を触媒により分解した後の気体は、ガス抜き管２ｉにより、ライナ２ｂを通さずに大気中に放出させることができる。　
　また、本実施形態によれば、リークチェック前にアンモニア供給管２ｆ内を減圧する。これにより、アンモニア供給管２ｆ内に燃料を導入し易くなり、気体アンモニアから燃料への置換を効率的に実施できる。
　なお、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、ガスタービンＡの燃焼装置Ｃにおいてリークチェックを実施するものとしたが、本開示はこれに限定されず、例えばジェットエンジン等の燃焼装置や、ボイラとしてもよい。
（２）上記実施形態では、天然ガスを第２の燃料として用いるものとしたが、本開示はこれに限定されず、例えば水素等を用いることも可能である。また、同様に、第１の燃料は、アンモニアに限定されず、第２の燃料よりも液化温度の高い気体であればよい。
（３）上記実施形態では、ガス抜き管２ｉを設ける構成としたが、本開示はこれに限定されない。リークチェック時にアンモニア供給管２ｆから排出される気体アンモニアまたは気体アンモニアと燃料との混合気体は、ライナ２ｂへと放出されるものとしてもよい。
（４）また、リークチェックが予め予定されている場合には、燃焼器２の運転が停止している時に予めアンモニア供給管２ｆに燃料を導入し、アンモニア供給管２ｆ内の気体アンモニアを燃料へと置換しておくことも可能である。これにより、リークチェック時の手順を簡素化することが可能である。
（５）また、還元触媒チャンバ４を設けない構成としてもよい。
　本開示によれば、第１の供給管に第２のガス燃料を導入することで、リークチェック時の圧力変動を抑え、リークチェックを簡便とすることが可能である。
１　圧縮機
２　燃焼器
２ａ　ケーシング
２ｂ　ライナ
２ｃ　整流器
２ｄ　燃料供給管（第２の供給管）
２ｅ　燃料ノズル
２ｆ　アンモニア供給管（第１の供給管）
２ｇ　アンモニア噴射ノズル
２ｈ　接続管
２ｉ　ガス抜き管
２ｊ　温度センサ
２ｋ　圧力センサ
３　タービン
４　還元触媒チャンバ
５　タンク
６　ポンプ
７　気化器
８　燃料供給部
Ａ　ガスタービン
Ｃ　燃焼装置
Ｅ　排気口
Ｇ　発電機
Ｋ　火炎
Ｋｃ　中心部
Ｖ１　第１アンモニアバルブ（第１の開閉弁）
Ｖ２　第２アンモニアバルブ（第２の開閉弁）
Ｖ３　接続管バルブ（第３の開閉弁）
Ｖ４　第１燃料バルブ
Ｖ５　第２燃料バルブ

Claims (7)

  1. 　第１のガス燃料を燃焼器に供給する第１の供給管と、
    　前記第１の供給管に設けられた第１の開閉弁と、
    　前記第１の供給管のうち前記第１の開閉弁よりも前記第１の供給管の出口に近い部分に設けられた第２の開閉弁と、
    　前記第１のガス燃料よりも液化温度が低い第２のガス燃料を前記燃焼器に供給する第２の供給管と、
    　前記第１の供給管における第１の開閉弁と第２の開閉弁との間の部位と、前記第２の供給管とを接続する接続管と、
    　前記接続管に設けられる第３の開閉弁と、
    　前記第１の供給管に備えられるリークチェック用計測装置とを備え、
    　前記第２のガス燃料を前記第１の供給管に導入することにより前記第１の供給管のリークチェックを行う燃料供給装置。
  2. 　前記第１の開閉弁を閉弁状態とし、かつ前記第２の開閉弁及び前記第３の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内に残留する前記第１のガス燃料を前記第２のガス燃料で置換し、
    　前記置換の後に、前記第１の開閉弁及び第２の開閉弁を閉弁状態とし、かつ前記第３の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内を前記第２のガス燃料で加圧し、
    　前記加圧の後に、前記第１～第３の開閉弁を閉弁状態とするように制御することにより、前記リークチェック用計測装置を用いて前記第１の供給管のリークチェックを行う、制御装置をさらに備える請求項１に記載の燃料供給装置。
  3. 　前記制御装置は、前記置換の前に前記第１の開閉弁及び前記第３の開閉弁を閉弁状態とし、かつ、第２の開閉弁を開弁状態とするように制御することにより、前記第１の供給管内が減圧される請求項２に記載の燃料供給装置。
  4. 　前記第１の供給管のうち前記第２の開閉弁の下流側に一端が接続されるガス抜き管をさらに備え、
    　前記ガス抜き管は、前記置換時あるいは前記減圧時に前記第１のガス燃料を前記第１の供給管から外部に排出する請求項２または３に記載の燃料供給装置。
  5. 　前記燃焼器における前記第１のガス燃料と前記第２のガス燃料との混焼の終了時に、前記第２の供給管から前記第１の供給管に前記第２のガス燃料を導入する請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
  6. 　前記第１のガス燃料はアンモニアであり、前記第２のガス燃料は天然ガスである請求項１～５のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
  7. 　請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料供給装置を備えるガスタービン。
     
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