WO2024116963A1

WO2024116963A1 - ガスタービンの運転方法

Info

Publication number: WO2024116963A1
Application number: PCT/JP2023/041777
Authority: WO
Inventors: 聡谷村; 聡介中村; 朋川上; 照弘松本; 光寛盛下; 昌平道免; 昌紀市川
Original assignee: 三菱重工業株式会社; 三菱パワー株式会社
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2023-11-21
Publication date: 2024-06-06

Abstract

一実施形態に係るガスタービンの運転方法は、メインノズルとパイロットノズルとを有し、水素と、水素以外の燃料とを燃料として使用可能な燃焼器を備えたガスタービンの運転方法である。一実施形態に係るガスタービンの運転方法では、メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率に対するパイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率の比は、低水素混焼率運転時の第１比と比べて、低水素混焼率運転時よりも水素混焼率が高い高水素混焼率運転時の第２比の方が大きい。

Description

ガスタービンの運転方法

　本開示は、ガスタービンの運転方法に関する。
　本願は、２０２２年１２月１日に日本国特許庁に出願された特願２０２２－１９２５６６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　例えば火力発電プラントでは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出量を削減する手段として、発電効率の向上や化石燃料以外の水素などの燃料を積極的に利用することが検討されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０２１－０４６９４９号公報

　二酸化炭素の排出量を削減するためには、水素の混焼率を高めることが望ましい。しかし、水素は着火エネルギーが小さく、燃焼速度が速いため、水素の混焼率を高めると、火炎の逆流等を生じる可能性が高まってしまう。

　本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、ガスタービンの運転に際して、火炎の逆流等を抑制しつつ水素混焼率を高めることを目的とする。

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの運転方法は、
　メインノズルとパイロットノズルとを有し、水素と、水素以外の燃料とを燃料として使用可能な燃焼器を備えたガスタービンの運転方法であって、
　前記メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率に対する前記パイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率の比は、低水素混焼率運転時の第１比と比べて、前記低水素混焼率運転時よりも水素混焼率が高い高水素混焼率運転時の第２比の方が大きい。

　本開示の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンの運転に際して、火炎の逆流等を抑制しつつ水素混焼率を高められる。

幾つかの実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。幾つかの実施形態に係る燃焼器を示す断面図である。幾つかの実施形態に係る燃焼器の要部を示す断面図である。幾つかの実施形態に係る燃焼器を燃焼器の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器の配置を模式的に示した図である。幾つかの実施形態に係る燃焼器に対する燃料の供給系統の概略を示した図である。定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率とが図６Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナでの水素混焼率に対するパイロット燃焼バーナでの水素混焼率の比と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の他の一例を示すグラフである。各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率とが図７Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナでの水素混焼率に対するパイロット燃焼バーナでの水素混焼率の比と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率との関係のさらに他の一例を示すグラフである。各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率とが図８Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナでの水素混焼率に対するパイロット燃焼バーナでの水素混焼率の比と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。部分負荷運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。各燃焼バーナの水素混焼率と、燃焼器全体での水素混焼率とが図９Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナでの水素混焼率に対するパイロット燃焼バーナでの水素混焼率の比と、燃焼器全体での水素混焼率との関係の一例を示すグラフである。

　以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
　例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
　例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
　例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
　一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

（ガスタービン１について）
　図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービン１を示す概略構成図である。
　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法の適用先の一例であるガスタービンについて、図１を参照して説明する。

　図１に示すように、幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法によって運転されるガスタービン１は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるためのガスタービン燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結され、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。以下の説明では、ガスタービン燃焼器４のことを単に燃焼器４とも称する。

　幾つかの実施形態に係るガスタービン１における各部位の具体的な構成例について説明する。
　幾つかの実施形態に係る圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータ８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、空気取入口１２から取り込まれた空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機２から後段の燃焼器４に送られる。

　幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ケーシング２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータ８を中心として環状に複数配置されていてもよい。燃焼器４には燃料と圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン６の作動流体である燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼ガスは燃焼器４から後段のタービン６に送られる。なお、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の構成例については後述する。

　幾つかの実施形態に係るタービン６は、タービン車室２２と、タービン車室２２内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室２２側に固定された複数の静翼２４と、静翼２４に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼２６と、を含む。なお、タービン６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン６においては、燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動する。これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されるようになっている。
　タービン車室２２の下流側には、排気車室２８を介して排気室３０が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室２８及び排気室３０を介して外部へ排出される。

（燃焼器４について）
　図２は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４を示す断面図である。図３は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の要部を示す断面図である。図４は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４を燃焼器４の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器の配置を模式的に示した図である。
　図２、図３及び図４を参照して、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の構成について説明する。

　図２及び図３に示すように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ロータ８を中心として環状に複数配置されている（図１参照）。各燃焼器４は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室４０に設けられた燃焼器ライナ４６と、燃焼器ライナ４６内にそれぞれ配置された燃料噴射器であるメイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０とを含む。

　燃焼器４は、ケーシング２０の内部において燃焼器ライナ４６の内筒４７の外周側に設けられた外筒４５をさらに含む。内筒４７の外周側かつ外筒４５の内周側には、圧縮空気が流れる空気通路４３が形成される。
　なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。

　例えば、燃焼器ライナ４６は、パイロット燃焼バーナ５０及び複数のメイン燃焼バーナ６０の周囲に配置される内筒４７と、内筒４７の先端部に連結された尾筒４８と、を有している。すなわち、燃焼器ライナ４６は、メイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０から噴射された燃料Ｆが燃焼する燃焼部に相当する。
　図３及び図４に示すように、パイロット燃焼バーナ５０は、燃焼器ライナ４６の中心軸に沿って配置されている。そして、パイロット燃焼バーナ５０の外周側を囲むように、複数のメイン燃焼バーナ６０が互いに離間して周方向に並んで配置されている。

　図３に示すように、パイロット燃焼バーナ５０は、燃料ポート５２に連結されたパイロットノズル５４と、パイロットノズル５４を囲むように配置されたパイロットバーナ筒５６と、パイロットノズル５４の外周に設けられた複数のスワラ（旋回板）５８と、を有している。
　パイロットノズル５４は、燃焼器軸線Ａｃを中心として軸線方向Ｄａに延在している。
　ここで、燃焼器軸線Ａｃの延在方向である軸線方向Ｄａの一方側であって燃焼ガスの流れに沿った上流側を上流側とし、他方側であって燃焼ガスの流れに沿った下流側を下流側とする。また、燃焼器軸線Ａｃは、このパイロット燃焼バーナ５０のバーナ軸線でもある。

　パイロットノズル５４の下流側端部には、燃料Ｆを噴射する不図示の噴射孔が形成されている。パイロットノズル５４で噴射孔が形成されている位置よりも上流側には、複数の旋回板５８が設けられている。各旋回板５８は、燃焼器軸線Ａｃを中心として圧縮空気を旋回させるためのものである。各旋回板５８は、パイロットノズル５４の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、パイロットバーナ筒５６の内周面に近接している。パイロットバーナ筒５６は、パイロットノズル５４の外周に位置する本体部５６ａと、本体部５６ａの下流側に接続され下流側に向かって次第に拡径されているコーン部５６ｂと、を有する。複数の旋回板５８は、パイロットバーナ筒５６における本体部５６ａの内周面に近接している。

　パイロットノズル５４は、火炎温度を抑制してＮＯ_ｘの抑制とコーン部５６ｂのメタル温度の抑制を図るための不図示の水の流路を有し、水を噴射可能に構成されている。

　メイン燃焼バーナ６０は、燃料ポート６２に連結されたメインノズル６４と、メインノズル６４を囲むように配置されたメインバーナ筒６６と、メインバーナ筒６６と燃焼器ライナ４６（例えば内筒４７）をつなぐ延長管６５と、メインノズル６４の外周に設けられたスワラ（旋回板）７０と、を有している。

　メインノズル６４は、燃焼器軸線Ａｃと平行なバーナ軸線Ａｂを中心として軸線方向Ｄａに延在する棒状のノズルである。なお、メイン燃焼バーナ６０のバーナ軸線Ａｂは、燃焼器軸線Ａｃと平行であるため、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａと、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａとは同じ方向である。また、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの上流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの上流側であり、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの下流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの下流側である。

　メインノズル６４の軸線方向Ｄａにおける中間部には、燃料Ｆを噴射する噴射孔が形成されている。メインノズル６４で噴射孔が形成されている位置近傍には、複数の旋回板７０が設けられている。各旋回板７０は、バーナ軸線Ａｂを中心として圧縮空気を旋回させるためのものである。各旋回板７０は、メインノズル６４の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、メインバーナ筒６６の内周面に近接している。メインバーナ筒６６は、メインノズル６４の外周に位置している。

　上記構成を有する燃焼器４において、圧縮機２で生成された圧縮空気は車室入口４０ａから燃焼器車室４０内に供給され、さらに燃焼器車室４０から空気通路４３を経由してパイロットバーナ筒５６及び複数のメインバーナ筒６６内に流入する。

　パイロット燃焼バーナ５０では、パイロットバーナ筒５６の下流端から、圧縮空気と共に、パイロットノズル５４から噴射された燃料Ｆが噴出される。この燃料Ｆは、燃焼器ライナ４６内で拡散燃焼又は予混合燃焼する。
　すなわち、図２、図３及び図４に示したパイロット燃焼バーナ５０は、拡散燃焼式又は予混合燃焼式の燃料噴射器である。

　メイン燃焼バーナ６０では、メインバーナ筒６６内で圧縮空気とメインノズル６４から噴射された燃料Ｆとが混合して、予混合気体ＰＭが形成される。メイン燃焼バーナ６０では、延長管６５の下流端から予混合気体ＰＭが噴出される。この予混合気体ＰＭ中の燃料Ｆは、燃焼器ライナ４６内で予混合燃焼する。
　すなわち、図２、図３及び図４に示したメイン燃焼バーナ６０は、予混合燃焼式の燃料噴射器である。

　なお、旋回板７０に燃料Ｆを噴射する噴射孔を形成し、ここからメインバーナ筒６６内に燃料Ｆを噴射してもよい。この場合、以上で説明した棒状のメインノズル６４に相当する部分がハブ棒を成し、メインノズルは、このハブ棒と複数の旋回板７０とを有して形成されることになる。ハブ棒内には、外部からの燃料Ｆが供給され、このハブ棒から旋回板７０に燃料Ｆが供給される。

（燃料Ｆについて）
　幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、燃料Ｆとして、例えば従来の燃料器と同様に天然ガスを用いるとともに、水素を用いることができるように構成されている。なお、以下の説明では、燃料Ｆとしての天然ガスを天然ガス燃料ＦＮ、又は単に天然ガスと称する。同様に、以下の説明では、燃料Ｆとしての水素を水素燃料ＦＨ、又は単に水素と称する。
　また、以下の説明では、天然ガス燃料ＦＮ、水素燃料ＦＨ、及び天然ガス燃料ＦＮと水素燃料ＦＨとの混合燃料ＦＭを特に区別する必要ながない場合、又はこれらの燃料を総称する場合に燃料Ｆと称することとする。

（燃料Ｆの供給系統について）
　図５は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４に対する燃料Ｆの供給系統２００の概略を示した図である。幾つかの実施形態に係るガスタービン１は、図５に示す燃料Ｆの供給系統２００を含む。図５に示す燃料Ｆの供給系統２００は、天然ガス燃料ＦＮをメイン燃焼バーナ６０に供給するための第１供給ライン２１１と、天然ガス燃料ＦＮをパイロット燃焼バーナ５０に供給するための第２供給ライン２１２と、水素燃料ＦＨをメイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０に供給するための第３供給ライン２２１と、水素燃料ＦＨをパイロット燃焼バーナ５０に供給するための第４供給ライン２２２とを含む。

　天然ガス燃料ＦＮは、天然ガス燃料ＦＮの供給源２０１から天然ガス供給ライン２１０を介して供給される。第１供給ライン２１１と第２供給ライン２１２とは、分岐部２３１で分岐している。
　第１供給ライン２１１には、メイン燃焼バーナ６０への燃料Ｆの供給量を調整するための第１調節弁２４１が設けられている。第１供給ライン２１１の下流端は、メイン燃焼バーナ６０のメインノズル６４が連結されている燃料ポート６２に接続されている。
　第２供給ライン２１２には、パイロット燃焼バーナ５０への燃料Ｆの供給量を調整するための第２調節弁２４２が設けられている。第２供給ライン２１２の下流端は、パイロット燃焼バーナ５０のパイロットノズル５４が連結されている燃料ポート５２に接続されている。

　水素燃料ＦＨは、水素燃料ＦＨの供給源２０２から水素供給ライン２２０を介して供給される。第３供給ライン２２１と第４供給ライン２２２とは、分岐部２３２で分岐している。
　第３供給ライン２２１には、メイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第３調節弁２４３が設けられている。第３供給ライン２２１の下流端は、天然ガス供給ライン２１０における分岐部２３１よりも上流側の合流部２３３で天然ガス供給ライン２１０に接続されている。
　すなわち、第３調節弁２４３は、天然ガス供給ライン２１０を流れる天然ガス燃料ＦＮに水素燃料ＦＨを添加する添加量を調節するための調節弁である。

　第４供給ライン２２２には、パイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第４調節弁２４４が設けられている。第４供給ライン２２２の下流端は、第２供給ライン２１２における第２調節弁２４２よりも下流側の合流部２３４で第２供給ライン２１２に接続されている。
　すなわち、第４調節弁２４４は、第２供給ライン２１２を流れる天然ガス燃料ＦＮ、又は、天然ガス燃料ＦＮと水素燃料ＦＨとの混合燃料ＦＭに水素燃料ＦＨを添加する添加量を調節することができる調節弁である。なお、後述するように、第２調節弁２４２を閉じ、第４調節弁２４４を開くことで、水素燃料ＦＨだけをパイロット燃焼バーナ５０へ供給することができる。

　このように構成される燃料Ｆの供給系統２００では、第１調節弁２４１、第２調節弁２４２、第３調節弁２４３、及び第４調節弁２４４の開度を調節することで、メイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０における、噴射する燃料Ｆにおける水素燃料ＦＨの割合である水素混焼率（カロリー比）を調節できる。
　幾つかの実施形態に係る燃焼器４における水素混焼率の制御については、後で詳述する。

　第１調節弁２４１、第２調節弁２４２、第３調節弁２４３、及び第４調節弁２４４は、これら各調節弁を制御可能に構成されたコントローラによって制御される。幾つかの実施形態では、このコントローラは、ガスタービン１の燃焼制御装置１４０によって実現される。
　燃焼制御装置１４０の各処理機能はソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成され、コンピュータで実行されるが、これに限定するものではなく、ハードウェアで構成してもよい。

（水の供給について）
　幾つかの実施形態に係るガスタービン１は、パイロット燃焼バーナ５０へ冷却用の水を供給するための水供給ライン２１５を備えている。詳細な説明は省略するが、冷却用の水を供給することで、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率を高くしたときに上昇する火炎温度が抑制されるので、ＮＯ_ｘの発生が抑制されるとともに、パイロット燃焼バーナ５０のコーン部５６ｂのメタル温度を抑制できる。
　冷却用の水は、水の供給源２０５から水供給ライン２１５を介してパイロット燃焼バーナ５０に供給可能とされている。
　水供給ライン２１５には、パイロット燃焼バーナ５０への水の供給量を調整するための水供給量調節弁２５１が設けられている。詳細な説明は省略するが、水供給量調節弁２５１は、燃焼制御装置１４０によって制御される。

（水素混焼率の制御について）
　例えばガスタービン１のように地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ_２）を排出する設備では、二酸化炭素の排出量を削減することが求められている。例えばガスタービン１において二酸化炭素の排出量を削減するためには、水素の混焼率を高めることが望ましい。しかし、水素は着火エネルギーが小さく、燃焼速度が速いため、水素の混焼率を高めると、火炎の逆流等を生じる可能性が高まってしまう。
　一方で、火炎の逆流（逆火）のリスクは、燃料噴射器（燃焼バーナ）の構造や燃料噴射器の配置位置等によって異なるため、複数の燃料噴射器においてどの燃料噴射器も逆火のリスクが同じであるとは限らない。具体的には、例えば以下のとおりである。

　図２、図３及び図４に示す実施形態では、メイン燃焼バーナ６０は、予混合燃焼式の燃料噴射器であり、パイロット燃焼バーナ５０は、拡散燃焼式又は予混合燃焼式の燃料噴射器である。
　一般的に、拡散燃焼式の燃料噴射器は予混合燃焼式の燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さい燃料噴射器である。したがって、図２、図３及び図４に示す実施形態では、パイロット燃焼バーナ５０は、メイン燃焼バーナ６０よりも逆火のリスクが小さい燃料噴射器となる。

　なお、一般的に、燃料噴射器が他の複数の燃料噴射器によって周囲を取り囲まれている場合、周囲を取り囲まれている燃料噴射器は、周囲を取り囲んでいる燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さくなる。
　ここで、図２、図３及び図４に示す実施形態では、メイン燃焼バーナ６０は、パイロット燃焼バーナ５０の周囲に複数配置されている。したがって、仮に図２、図３及び図４に示す実施形態においてメイン燃焼バーナ６０とパイロット燃焼バーナ５０とが共に拡散燃焼式又は予混合燃焼式の燃料噴射器である場合のように、メイン燃焼バーナ６０とパイロット燃焼バーナ５０とで燃料噴射器の構造が同様であれば、パイロット燃焼バーナ５０は、メイン燃焼バーナ６０よりも逆火のリスクが小さい燃料噴射器となる。

　そこで、幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、これらを考慮して、ガスタービン１を以下のように運転するようにしている。
　上述したように、パイロット燃焼バーナ５０がメイン燃焼バーナ６０よりも逆火のリスクが小さい燃料噴射器であるので、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの上限値Ｃｒｐｍａｘは、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘよりも大きくなるようにしている。これにより、逆火を抑制しつつ、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの最大値Ｃｒｏｍａｘを大きくすることができる。
　より具体的には、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、水素混焼率は以下のように制御される。
　なお、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏは、１つの燃焼器における、複数のメイン燃焼バーナ６０、及びパイロット燃焼バーナ５０から噴射するトータルの燃料Ｆに対するトータルの水素燃料ＦＨの割合をカロリー比で表したものである。

　図６Ａは、定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。
　図６Ｂは、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとが図６Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）と、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。
　図７Ａは、定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の他の一例を示すグラフである。
　図７Ｂは、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとが図７Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）と、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。
　図８Ａは、定格運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係のさらに他の一例を示すグラフである。
　図８Ｂは、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとが図８Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）と、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。
　図９Ａは、部分負荷運転時における、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。
　図９Ｂは、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐと、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとが図９Ａに示す関係であるときの、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）と、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏとの関係の一例を示すグラフである。

　例えばガスタービン１の定格運転時において、天然ガス燃料ＦＮによる専焼（水素混焼率Ｃｒｏ＝０％）から水素混焼率Ｃｒｏを徐々に高くしながら混焼する場合について考える。
　この場合において、図６Ａに示すように、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが比較的低い低水素混焼率運転時には、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するにつれて、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐは同じ値を取りつつ漸増するようにしてもよい。
　このような各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐの推移は、例えば図５に示したパイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第４調節弁２４４を閉じたまま、メイン燃焼バーナ６０及びパイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第３調節弁２４３を徐々に開くことで実現できる。
　また、燃焼制御装置１４０が、第３調節弁２４３がこのように動作するように第３調節弁２４３に制御信号を送信するとよい。

　図６Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを同じ値を取りつつ漸増させた後、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが上限値Ｃｒｍｍａｘに達した後は、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐを漸増させることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するようにしてもよい。すなわち、低水素混焼率運転時よりも水素混焼率が高い高水素混焼率運転時には、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐを漸増させることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するようにしてもよい。

　このような各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐの推移は、例えば図５に示した第３調節弁２４３の開度を固定したまま、第２供給ライン２１２の第２調節弁２４２を徐々に閉じつつ、且つ、第４調節弁２４４を徐々に開くことで実現できる。
　また、燃焼制御装置１４０が、第２調節弁２４２及び第４調節弁２４４がこのように動作するように第２調節弁２４２及び第４調節弁２４４に制御信号を送信するとよい。

　なお、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの上限値Ｃｒｐｍａｘは、図６Ａ、及び後述する図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように１００％であってもよい。

　説明の便宜上、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを同じ値を取りつつ漸増させた後、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが上限値Ｃｒｍｍａｘに達したときの燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの値ｔｈ１、又は後述する値ｔｈ３を境に、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１又は値ｔｈ３以下の場合を低水素混焼率運転と称し、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１又は値ｔｈ３を超えた場合を高水素混焼率運転と称する。

　図６Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図６Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１以下の場合には、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１となる。
　図６Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図６Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１を超える場合には、上記比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１を超え、水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて漸増する。

　以下の説明では、低水素混焼率運転時における上記比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）を第１比Ｒ１と称し、高水素混焼率運転時における上記比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）を第２比Ｒ２と称する。

　図６Ａ及び図６Ｂに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが上限値Ｃｒｍｍａｘに達するまではパイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第４調節弁２４４を閉じたままとしていた。しかし、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが上限値Ｃｒｍｍａｘに達する前に第４調節弁２４４を開き始めてもよい。
　図７Ａ及び図７Ｂに示す例は、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが値ｔｈ１よりも小さい値ｔｈ２（ｔｈ２＜ｔｈ１）に達したときから第４調節弁２４４を開き始めた場合の一例である。

　図７Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ２に達するまでは、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するにつれて、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐは同じ値を取りつつ漸増する。
　図７Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ２に達した後、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達するまでは、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐがメイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍよりも大きな値を取りつつ、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて両者の差が徐々に大きくなる。

　図７Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達した後は、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍは上限値Ｃｒｍｍａｘとなり、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐが漸増する。すなわち、図７Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達した後は、例えば図５に示した第３調節弁２４３の開度を固定したまま、第２供給ライン２１２の第２調節弁２４２を徐々に閉じつつ、且つ、第４調節弁２４４を徐々に開くとよい。

　図７Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図７Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ２以下の場合には、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１となる。
　図７Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図７Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ２を超える場合には、上記比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１を超え、水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて漸増する。

　図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ２に達するまではパイロット燃焼バーナ５０への水素燃料ＦＨの供給量を調整するための第４調節弁２４４を閉じたままとしていた。しかし、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、第３調節弁２４３を開き始めるのと同時に第４調節弁２４４を開き始めてもよい。
　図８Ａ及び図８Ｂに示す例は、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、第３調節弁２４３を開き始めるのと同時に第４調節弁２４４を開き始めた場合の一例である。

　図８Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達するまでは、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐがメイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍよりも大きな値を取りつつ、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて両者の差が徐々に大きくなる。

　図８Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達した後は、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍは上限値Ｃｒｍｍａｘとなり、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐが漸増する。すなわち、図８Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ１に達した後は、例えば図５に示した第３調節弁２４３の開度を固定したまま、第２供給ライン２１２の第２調節弁２４２を徐々に閉じつつ、且つ、第４調節弁２４４を徐々に開くとよい。

　図８Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図８Ｂに示すように、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１を超え、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて漸増する。

（部分負荷運転時の場合）
　一般的には、ガスタービン１の負荷が高負荷になるほど燃料Ｆの供給量が増えるため、逆火のリスクが高まる。逆に、ガスタービン１の部分負荷運転時には定格運転時よりも水素燃料の逆火のリスクは小さくなるので、部分負荷運転時の燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの最大値Ｃｒｏｍａｘを定格運転時よりも大きくすることができる。
　上述したように、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの上限値Ｃｒｐｍａｘは、定格運転時において図６Ａ、図７Ａ、及び図８Ａに示すように１００％であるため、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの上限値Ｃｒｐｍａｘを引き上げる余地はない。
　そこで、幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、部分負荷運転時のメイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘを定格運転時よりも大きくすることで、部分負荷運転時の燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの最大値Ｃｒｏｍａｘを定格運転時よりも大きくすることしている。

　すなわち、幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図９Ａと例えば図６Ａとの比較から明らかなように、部分負荷運転時のメイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘを定格運転時よりも大きくする。

　例えばガスタービン１の部分負荷運転時において、天然ガス燃料ＦＮによる専焼（水素混焼率Ｃｒｏ＝０％）から水素混焼率Ｃｒｏを徐々に高くしながら混焼する場合について考える。
　この場合において、図９Ａに示すように、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが比較的低い低水素混焼率運転時には、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するにつれて、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐは同じ値を取りつつ漸増するようにしてもよい。

　図９Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを同じ値を取りつつ漸増させた後、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍが上限値Ｃｒｍｍａｘに達した後は、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐを漸増させることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するようにしてもよい。すなわち、低水素混焼率運転時よりも水素混焼率が高い高水素混焼率運転時には、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐを漸増させることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが増加するようにしてもよい。
　図９Ａに示す例では、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを増加させる過程で、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが値ｔｈ３に達した後は、例えば図５に示した第３調節弁２４３の開度を固定したまま、第２供給ライン２１２の第２調節弁２４２を徐々に閉じつつ、且つ、第４調節弁２４４を徐々に開くとよい。

　図９Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図９Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ３以下（低水素混焼率運転時）の場合には、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１となる。
　図９Ａに示すように、各燃焼バーナの水素混焼率Ｃｒｍ、Ｃｒｐを変更した場合、図９Ｂに示すように、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ３を超える（高水素混焼率運転時）場合には、上記比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、１を超え、水素混焼率Ｃｒｏが大きくなるにつれて漸増する。
　なお、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが低くなるほどメイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘを大きくなるようにしてもよい。

（幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法のまとめ）
　上記各実施形態に記載の内容を以下にまとめる。
　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法は、メインノズル６４とパイロットノズル５４とを有し、水素と、水素以外の燃料とを燃料として使用可能な燃焼器４を備えたガスタービン１の運転方法である。メインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、及び図９Ｂに示すように、低水素混焼率運転時の第１比Ｒ１と比べて、低水素混焼率運転時よりも燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏが高い高水素混焼率運転時の第２比Ｒ２の方が大きい。

　例えばパイロット燃焼バーナ５０の方がメイン燃焼バーナ６０よりも火炎の逆流等を起こし難い場合には、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを高くする場合に、メイン燃焼バーナ６０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍよりもパイロット燃焼バーナ５０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐを高くすることで、逆火のリスクを低減できる。
　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法によれば、パイロット燃焼バーナ５０の方がメイン燃焼バーナ６０よりも逆火を起こし難い場合には、逆火を抑制しつつ高い水素混焼率Ｃｒｏで運転できる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ｂ、図７Ｂ、図８Ｂ、及び図９Ｂに示すように、第２比Ｒ２は、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）が大きくなるほど大きくなるとよい。
　これにより、高水素混焼率運転時にはメイン燃焼バーナ６０の水素混焼率Ｃｒｍを抑制して逆火を抑制しつつパイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐを大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように、高水素混焼率運転時には燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）が大きくなるほどパイロット燃焼バーナ５０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐが大きくなるとよい。
　これにより、高水素混焼率運転時にはパイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐを大きくすることで逆火を抑制しつつ燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように、高水素混焼率運転時には、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）の増加率に対するパイロット燃焼バーナ５０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐの増加率は、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）の増加率に対するメイン燃焼バーナ６０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍの増加率よりも大きいとよい。
　なお、水素混焼率Ｃｒｏの増加率に対する水素混焼率Ｃｒｐの増加率が水素混焼率Ｃｒｏの増加率に対する水素混焼率Ｃｒｍの増加率よりも大きいということは、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａにおいて水素混焼率Ｃｒｐのグラフ線の傾きが水素混焼率Ｃｒｍのグラフ線の傾きよりも大きいことと等しい。
　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように、高水素混焼率運転時、すなわち、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１又は値ｔｈ３を超えた場合、水素混焼率Ｃｒｐのグラフ線の傾きが水素混焼率Ｃｒｍのグラフ線の傾きよりも大きい。
　これにより、高水素混焼率運転時にはメイン燃焼バーナ６０の水素混焼率Ｃｒｍを抑制して逆火を抑制しつつパイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐを大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように、高水素混焼率運転時には、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）に関わらずメイン燃焼バーナ６０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍは一定の値であってもよい。
　これにより、高水素混焼率運転時にはメイン燃焼バーナ６０の水素混焼率Ｃｒｍを一定にして逆火を抑制しつつパイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐを大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、図８Ａ、及び図９Ａに示すように、パイロット燃焼バーナ５０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐの上限値Ｃｒｐｍａｘは、１００％であるとよい。
　これにより、燃焼器４における逆火を抑制しつつパイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐを１００％とすることができ、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｏｒを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ、図７Ａ、及び図９Ａに示すように、低水素混焼率運転時の少なくとも一部の期間において、第１比Ｒ１は１であるとよい。
　これにより、メイン燃焼バーナ６０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍとパイロット燃焼バーナ５０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｐとが等しいので、図５に示すようにメイン燃焼バーナ６０とパイロット燃焼バーナ５０への燃料Ｆの供給系統２００を共有できるので、燃料Ｆの供給系統２００を簡略化できる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図６Ａ及び図９Ａに示すように、メイン燃焼バーナ６０から噴射する燃料Ｆの水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘは、ガスタービン１の定格運転時よりも部分負荷運転時の方が大きいとよい。

　ガスタービン１の部分負荷運転時の方が定格運転時よりも水素燃料ＦＨの逆火のリスクは小さくなるので、部分負荷運転時の燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの最大値Ｃｒｏｍａｘを定格運転時よりも大きくすることができる。幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法によれば、部分負荷運転時のメイン燃焼バーナ６０の水素混焼率Ｃｒｍの上限値Ｃｒｍｍａｘを定格運転時よりも大きくすることで、部分負荷運転時のトータルの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）の最大値Ｃｒｏｍａｘを定格運転時よりも大きくすることができる。
　また、幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法によれば、パイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐが１００％となり、それ以上パイロット燃焼バーナ５０では水素混焼率Ｃｒｐを大きくできない場合であっても、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、図２、図３、及び図４に示すように、燃焼器４は、メインノズル６４を有するメイン燃焼バーナ６０と、パイロットノズル５４を有するパイロット燃焼バーナ５０とを備えるとよい。メイン燃焼バーナ６０は、予混合燃焼方式のバーナであるとよく、パイロット燃焼バーナ５０は、拡散燃焼方式のバーナであるとよい。
　これにより、拡散燃焼方式のバーナの方が予混合燃焼方式のバーナよりも逆火リスクが小さいので、パイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率Ｃｒｐの上限値を高くすることができ、トータルの水素混焼率（燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏ）を大きくできる。

　幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法では、パイロット燃焼バーナ５０は、水の流路を有し、水を噴射可能に構成されているとよい。
　これにより、火炎温度を抑制してＮＯ_ｘの抑制とパイロット燃焼バーナ５０（コーン部５６ｂ）のメタル温度の抑制ができる。

　本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
　例えば、上述した幾つかの実施形態に係るガスタービンの運転方法において、水素混焼率Ｃｒｏの値が値ｔｈ１又は値ｔｈ３以下となる少なくとも一部の水素混焼率Ｃｒｏの範囲において、メイン燃焼バーナ６０での水素混焼率Ｃｒｍに対するパイロット燃焼バーナ５０での水素混焼率Ｃｒｐの比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は１未満となってもよい。

　上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン１の運転方法は、メインノズル６４とパイロットノズル５４とを有し、水素と、水素以外の燃料とを燃料として使用可能な燃焼器４を備えたガスタービン１の運転方法である。メインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）に対するパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）の比（Ｃｒｐ／Ｃｒｍ）は、低水素混焼率運転時の第１比Ｒ１と比べて、低水素混焼率運転時よりも水素混焼率（Ｃｒｏ）が高い高水素混焼率運転時の第２比Ｒ２の方が大きい。

　例えばパイロットノズル５４の方がメインノズル６４よりも逆火を起こし難い場合には、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを高くする場合に、メインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）よりもパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）を高くすることで、逆火のリスクを低減できる。
　上記（１）の方法によれば、パイロットノズル５４の方がメインノズル６４よりも火炎の逆流等を起こし難い場合には、逆火を抑制しつつ高い水素混焼率（Ｃｒｏ）で運転できる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の方法において、第２比Ｒ２は、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｏ）が大きくなるほど大きくなるとよい。

　上記（２）の方法によれば、高水素混焼率運転時にはメインノズル６４の水素混焼率（Ｃｒｍ）を抑制して逆火を抑制しつつパイロットノズル５４の水素混焼率（Ｃｒｐ）を大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の方法において、高水素混焼率運転時には燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｏ）が大きくなるほどパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）が大きくなるとよい。

　上記（３）の方法によれば、高水素混焼率運転時にはパイロットノズル５４の水素混焼率（Ｃｒｐ）を大きくすることで逆火を抑制しつつ燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の方法において、高水素混焼率運転時には、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｏ）の増加率に対するパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）の増加率は、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｏ）の増加率に対するメインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）の増加率よりも大きいとよい。

　上記（４）の方法によれば、高水素混焼率運転時にはメインノズル６４の水素混焼率（Ｃｒｍ）を抑制して逆火を抑制しつつパイロットノズル５４の水素混焼率（Ｃｒｐ）を大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の方法において、高水素混焼率運転時には、燃焼器４に供給される燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｏ）に関わらずメインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）は一定の値であってもよい。

　上記（５）の方法によれば、高水素混焼率運転時にはメインノズル６４の水素混焼率（Ｃｒｍ）を一定にして逆火を抑制しつつパイロットノズル５４の水素混焼率（Ｃｒｐ）を大きくすることで燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの方法において、パイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）の上限値は、１００％であるとよい。

　上記（６）の方法によれば、燃焼器４における逆火を抑制しつつパイロットノズル５４の水素混焼率（Ｃｒｐ）を１００％とすることができ、燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏを大きくすることができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの方法において、低水素混焼率運転時の少なくとも一部の期間において、第１比Ｒ１は１であるとよい。

　上記（７）の方法によれば、メインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）とパイロットノズル５４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｐ）とが等しいので、メインノズル６４とパイロットノズル５４への燃料Ｆの供給系統２００を共有できるので、燃料Ｆの供給系統２００を簡略化できる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの方法において、メインノズル６４から噴射する燃料Ｆの水素混焼率（Ｃｒｍ）の上限値（Ｃｒｍｍａｘ）は、ガスタービン１の定格運転時よりも部分負荷運転時の方が大きいとよい。

　ガスタービン１の部分負荷運転時の方が定格運転時よりも水素燃料ＦＨの逆火のリスクは小さくなるので、部分負荷運転時の燃焼器４全体での水素混焼率Ｃｒｏの最大値Ｃｒｏｍａｘを定格運転時よりも大きくすることができる。上記（８）の方法によれば、部分負荷運転時のメインノズル６４の水素混焼率（Ｃｒｍ）の上限値（Ｃｒｍｍａｘ）を定格運転時よりも大きくすることで、部分負荷運転時のトータルの水素混焼率（Ｃｒｏ）の最大値（Ｃｒｏｍａｘ）を定格運転時よりも大きくすることができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの方法において、燃焼器４は、メインノズル６４を有するメイン燃焼バーナ６０と、パイロットノズル５４を有するパイロット燃焼バーナ５０とを備えるとよい。メイン燃焼バーナ６０は、予混合燃焼方式のバーナであるとよく、パイロット燃焼バーナ５０は、拡散燃焼方式のバーナであるとよい。

　上記（９）の方法によれば、拡散燃焼方式のバーナの方が予混合燃焼方式のバーナよりも逆火リスクが小さいので、パイロット燃焼バーナ５０の水素混焼率（Ｃｒｐ）の上限値（Ｃｒｐｍａｘ）を高くすることができ、トータルの水素混焼率（Ｃｒｏ）を大きくできる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの方法において、パイロットノズル５４は、水の流路を有し、水を噴射可能に構成されているとよい。

　上記（１０）の方法によれば、火炎温度を抑制してＮＯ_ｘの抑制とパイロット燃焼バーナ５０（コーン部５６ｂ）のメタル温度の抑制ができる。

１　ガスタービン
４　ガスタービン燃焼器（燃焼器）
５０　パイロット燃焼バーナ
５４　パイロットノズル
６０　メイン燃焼バーナ
６４　メインノズル
２００　供給系統

Claims

　メインノズルとパイロットノズルとを有し、水素と、水素以外の燃料とを燃料として使用可能な燃焼器を備えたガスタービンの運転方法であって、
　前記メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率に対する前記パイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率の比は、低水素混焼率運転時の第１比と比べて、前記低水素混焼率運転時よりも水素混焼率が高い高水素混焼率運転時の第２比の方が大きい
ガスタービンの運転方法。
　前記第２比は、前記燃焼器に供給される燃料の水素混焼率が大きくなるほど大きくなる、
請求項１に記載のガスタービンの運転方法。
　前記高水素混焼率運転時には、前記燃焼器に供給される燃料の水素混焼率が大きくなるほど前記パイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率が大きくなる
請求項２に記載のガスタービンの運転方法。
　前記高水素混焼率運転時には、前記燃焼器に供給される燃料の水素混焼率の増加率に対する前記パイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率の増加率は、前記燃焼器に供給される燃料の水素混焼率の増加率に対する前記メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率の増加率よりも大きい、
請求項２又は３に記載のガスタービンの運転方法。
　前記高水素混焼率運転時には、前記燃焼器に供給される燃料の水素混焼率に関わらず前記メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率は一定の値である
請求項４に記載のガスタービンの運転方法。
　前記パイロットノズルから噴射する燃料の水素混焼率の上限値は、１００％である、
請求項１又は２に記載のガスタービンの運転方法。
　前記低水素混焼率運転時の少なくとも一部の期間において、前記第１比は１である、
請求項１又は２に記載のガスタービンの運転方法。
　前記メインノズルから噴射する燃料の水素混焼率の上限値は、前記ガスタービンの定格運転時よりも部分負荷運転時の方が大きい、
請求項１又は２に記載のガスタービンの運転方法。
　前記燃焼器は、前記メインノズルを有するメイン燃焼バーナと、前記パイロットノズルを有するパイロット燃焼バーナとを備え、
　前記メイン燃焼バーナは、予混合燃焼方式のバーナであり、
　前記パイロット燃焼バーナは、拡散燃焼方式のバーナである、
請求項１又は２に記載のガスタービンの運転方法。
　前記パイロットノズルは、水の流路を有し、前記水を噴射可能に構成されている、
請求項１又は２に記載のガスタービンの運転方法。