JP6325930B2

JP6325930B2 - ガスタービン燃焼器

Info

Publication number: JP6325930B2
Application number: JP2014151101A
Authority: JP
Inventors: 平田　義隆; 義隆平田; 達也関口; 智紀宇留野; 林　明典; 林　　明典; 高橋　宏和; 宏和高橋
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: EP2977681B1; US10401031B2; CN105276617B; JP2016023917A; CN105276617A; US20160025346A1; EP2977681A1

Description

本発明はガスタービン燃焼器に関する。

複数の燃焼器を備えるガスタービンでは、一般的に、燃焼器がタービンロータの周方向に沿って環状に配置され、隣接する燃焼器間が火炎伝播管で空間的に接続されている。この種のガスタービン燃焼器では、点火栓が設けられた燃焼器が最初に点火され、隣接する未点火の燃焼器との間に生じる圧力差により、点火した燃焼器から未点火の燃焼器に対し燃焼ガスを流入させて未点火の燃焼器を順次点火させていく。

上述の点火方法を用いた燃焼器では、ＮＯｘ排出量を低減するため、予混合燃焼方式のものを採用する場合が増加している。予混合燃焼方式の燃焼器の点火性能を向上させる手段として、燃焼器の中央に拡散燃焼バーナを配置し、拡散バーナの周囲に複数の予混合燃焼バーナを配置して、燃焼器間を接続する火炎伝播管を予混合燃焼バーナの間に配置するものがある（特許文献１等を参照）。

特開２００９−５２７９５号公報

近年、地球温暖化対策として燃料選択肢の自由度の拡大が求められている。また、ＮＯｘ排出量の更なる低減も求められている。そのため、気体燃料及び液体燃料の何れにも対応可能で、且つ、ＮＯｘ排出量を低減することができる燃焼器として、気体燃料と液体燃料とを同一の燃焼器内へ導き、これらを切り替えて燃焼させるもの（デュアル燃料焚き低ＮＯｘ燃焼器）が提唱されている。

この種の燃焼器では、一般的に、燃料濃度を高めて点火時のエネルギーを増加させることにより、燃焼器の点火性能や火炎伝播性能を向上させている。しかしながら、燃料濃度を高めて点火時のエネルギーを増加させると、タービンの翼部に加わる熱衝撃が大きくなり翼部の寿命を縮めてしまう可能性がある。また、気体燃料と液体燃料の点火特性（点火可能な燃料と空気の濃度比等）が異なる可能性があるが、何れの燃料を用いても良好な点火性能を確保する必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、気体燃料及び液体燃料の何れの燃料を用いても低い燃料濃度で点火、火炎伝播が可能な信頼性の高い燃焼器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の燃焼器は、タービンのケーシングの外周部に環状に複数配置され、燃料と空気を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、前記燃焼室の上流側に設けられた拡散燃焼バーナと、前記拡散燃焼バーナに液体流体を供給する液体燃料系統と、前記拡散燃焼バーナの周囲に設けられた複数の予混合燃焼バーナと、前記ケーシングの周方向両側に隣接する燃焼器の燃焼室を連通する複数の火炎伝播管と、前記火炎伝播管の中心軸線上に設けた前記予混合燃焼バーナに気体燃料を供給する気体燃料系統とを備え、前記ケーシングの周方向一方側に隣接する燃焼器に接続する火炎伝播管は、前記燃焼室から見てその中心軸線が前記予混合燃焼バーナ上を通るように配置され、他方側に隣接する燃焼器に接続する火炎伝播管は、前記燃焼室から見てその中心軸線が隣り合う２つの前記予混合燃焼バーナの間を通るように配置されており、気体燃料を用いて点火する際には、前記気体燃料系統により前記気体燃料を供給し、液体燃料を用いて点火する際には、前記液体燃料系統により前記液体燃料を供給する。

本発明によれば、気体燃料及び液体燃料の何れの燃料を用いても低い燃料濃度で点火、火炎伝播が可能な信頼性の高い燃焼器を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る燃焼器を燃焼室側から見た図である。本発明の第１実施形態に係る燃焼器を適用したガスタービンプラントの一構成例を表す図である。本発明の第１実施形態に係る燃焼器を上流側から見た図である。気体燃料を用いて点火する際の動作を説明する図である。液体燃料を用いて点火する際の動作を説明する図である。図２のＶＩ−ＶＩ線による矢視断面図である。本発明の第２実施形態に係る燃焼器を燃焼室側から見た図である。

＜第１実施形態＞
（構成）
１．ガスタービンプラント
図２は、本実施形態に係るガスタービン燃焼器（以下、燃焼器）を適用したガスタービンプラントの一構成例を表す図、図３は本実施形態に係る燃焼器を上流側から見た図である。図２に示すように、ガスタービンプラント３００は、圧縮機１、タービン２、燃焼器３ａ，３ｂ，・・・及び発電機４を備えている。なお、図３に示すように、本実施形態では、１０個の燃焼器３ａ，３ｂ，・・・がタービン２のケーシングの外周部に環状に配置されているが、図２には燃焼器３ａ，３ｂのみを示している。

圧縮機１は、吸気部（不図示）を介して吸い込まれた空気を圧縮して高圧の圧縮空気５を生成し、燃焼器３ａ，３ｂ・・・に供給する。燃焼器３ａ，３ｂは、圧縮機１から供給された圧縮空気５と燃料系統１００，１０１，１０２，１０３，１０４（後述する）から供給される燃料とを混合して燃焼し、高温の燃焼ガス１２を生成してタービン２に供給する。タービン２は、燃焼器３ａ，３ｂ・・・から供給された燃焼ガス１２が膨張することにより駆動する。発電機４はタービン２で得られた駆動力により回転し、電力を発生する。本実施形態では、圧縮機１、タービン２及び発電機４は軸２３により相互に連結されている。

２．燃焼器
本実施形態では、１０個の燃焼器３ａ，３ｂ，・・・は同様の構造であるため、以下では燃焼器３ａについて説明する。

燃焼器３ａは、外筒７、エンドカバー８、内筒９、トランジションピース１１、バーナ２５及び火炎伝播管２０ｂ，２０ｃ（図１，３を参照）を備えている。内筒９はバーナ２５の燃焼ガス１２の流れ方向下流側に設けられている。内筒９は円筒状に形成され、圧縮機１から供給される圧縮空気５と燃焼器３ａで生成される燃焼ガス１２とを隔てている。内筒９の外周側に外筒７が設けられている。外筒７は円筒状に形成され、内筒９及びバーナ２５等を収容している。外筒７と内筒９との間に形成される環状の空間は圧縮機１から燃焼器３ａに供給される圧縮空気５が流れる流路を構成している。バーナ２５の燃焼ガス１２の流れ方向上流側にエンドカバー８が設けられている。エンドカバー８は外筒７の一端を閉止している。内筒９の内側には燃焼室１０が形成されている。燃焼室１０では、圧縮機１から供給された圧縮空気５と燃料系統１００〜１０３から供給された燃料との混合気が燃焼され、燃焼ガス１２が生成される。トランジションピース１１は燃焼室１０で発生した燃焼ガス１２をタービン２に導く機能を有する。トランジションピース１１の一端には内筒９の燃焼ガス１２の流れ方向下流側が挿し込まれ、他端には燃焼器３ａとタービン２とを接続する管路が接続している。

３．バーナ
図１は本実施形態に係る燃焼器３ａ，３ｂ・・・を燃焼室側から見た図である。図１に示すように、バーナ２５は、燃焼室１０の上流側に内筒９の中心軸と同軸に配置された拡散燃焼バーナ１４と、拡散燃焼バーナ１４の周囲に複数（本実施形態では６個）配置された予混合燃焼バーナ１５とを備えている。以下の説明では、点火栓１８（後述する）が配置された予混合燃焼バーナ（図１では拡散燃焼バーナ１４の上側に図示された予混合燃焼バーナ）から時計回りに、予混合燃焼バーナ１５ｕ，１５ｖ，１５ｗ，１５ｘ，１５ｙ，１５ｚとする。

一般的に、拡散燃焼バーナと予混合燃焼バーナとを備えた燃焼器では、幅広い運転条件に対応するため、複数の燃料系統を設け、燃焼させるバーナの本数を運転負荷に応じて制御している。図２に示すように、本実施形態では、気体燃料系統として、拡散燃焼バーナ１４に拡散系統１００を接続し、６個の予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚのうち予混合燃焼バーナ１５ｕ，１５ｗ，１５ｙに予混合系統１０１を接続し、予混合燃焼バーナ１５ｖ，１５ｘ，１５ｚに予混合系統１０２を接続している（図２では、予混合燃焼バーナ１５ｖ，１５ｗ，１５ｙ，１５ｚは不図示）。また、液体燃料系統として、拡散燃焼バーナ１４に拡散系統１０３を接続し、６個の予混合燃焼バーナ１５に予混合系統１０４を接続している。気体燃料系統としての拡散系統１００及び予混合系統１０１，１０２は燃料タンクや気化器などを備える気体燃料供給設備１０５に接続し、それぞれ対応するバーナに気体燃料を供給する。液体燃料系統としての拡散系統１０３及び予混合系統１０４は燃料タンクや昇圧装置などを備える液体燃料供給設備１０６と接続し、それぞれ対応するバーナに液体燃料を供給する。

拡散系統１００には拡散燃焼バーナ１４に供給する気体燃料の流量を調整する気体燃料流量調節弁１０８が設けられ、予混合系統１０１，１０２には予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚに供給する気体燃料の流量を調整する気体燃料流量調節弁１０７，１０９が設けられている。

拡散系統１０３には拡散燃焼バーナ１４に液体燃料を供給する液体燃料の流量を調整する液体燃料流量調節弁１１０が設けられ、予混合系統１０４には予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚに供給する液体燃料の流量を調整する液体燃料流量調節弁１１１が設けられている。

図１に示すように、燃焼器３ａは１つの点火栓１８を備えている。点火栓１８を配置する位置は限定されないが、本実施形態では、点火栓１８を、燃焼室１０から見てその先端が予混合燃焼バーナ１５ｕの出口付近に位置するように配置している。なお、図１では燃焼器３ａのみが１つの点火栓１８を備える場合を例示しているが、図３に示すように、１０個の燃焼器３ａ，３ｂ・・・のうち２個の燃焼器にそれぞれ点火栓１８を設けても良い。また、１０個の燃焼器３ａ，３ｂ・・・のうち１個の燃焼器に２つの点火栓１８を設けても良い。

４．火炎伝播管
図３に示すように、火炎伝播管２０ｂは燃焼器３ａと燃焼器３ｂとを接続し、火炎伝播管２０ｃは燃焼器３ａと燃焼器３ｃとを接続している。燃焼器３ａ，３ｂ・・・のうち隣り合う燃焼器の燃焼室は共用の火炎伝播管２０により相互に空間的に連通している。以下、火炎伝播管２０ｂ，２０ｃについて説明する。

図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線による矢視断面図である。図６では点火栓１８の図示を省略している。図６に示すように、燃焼器３ａに対しタービン２のケーシングの周方向一方側に隣接する燃焼器３ｂの燃焼室に連通する火炎伝播管２０ｂは、燃焼室１０から見てその中心軸線の延長線が、火炎伝播管２０ｂの入口側に配置された予混合燃焼バーナ１５ｗ上を通る（予混合燃焼バーナ１５ｗ（好ましくはその燃焼室）に重なる）ように配置されている。燃焼器３ａに対しタービン２のケーシングの周方向他方側に隣接する燃焼器３ｃの燃焼室に連通する火炎伝播管２０ｃは、燃焼室１０から見てその中心軸線の延長線が、火炎伝播管２０ｃの入口側に配置された隣り合う２つの予混合燃焼バーナ１５ｙ，１５ｚ間を通るように配置されている。

火炎伝播管２０ｂ，２０ｃと予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚの配置関係について詳しく説明する。図６において、燃焼器３ａの軸中心Ａと予混合燃焼バーナ１５ｗの軸中心Ｂとを通る直線を直線Ｌ０、燃焼器３ａの軸中心Ａを通り、予混合燃焼バーナ１５ｗの内壁面に接する２本の直線をそれぞれ直線Ｌ１，Ｌ２とする。このとき、火炎伝播管２０ｂは、その中心軸線が直線Ｌ１と重なる位置から直線Ｌ２と重なる位置の範囲内にあるように配置される。本実施形態では、火炎伝播管２０ｂの中心軸線と直線Ｌ０とのなす角度αが０度となる位置、すなわち火炎伝播管２０ｂの中心軸線と直線Ｌ０とが一致する位置を基準（α＝０度）として、角度αの範囲は例えば±１５度である。

一方、予混合燃焼バーナ１５ｙの軸中心Ｆと予混合燃焼バーナ１５ｚの軸中心Ｇとを結ぶ線分を線分Ｌ３、燃焼器３ａの軸中心Ａと線分Ｌ３の中点Ｅとを通る直線を直線Ｌ４、燃焼器３ａの軸中心Ａを通り、予混合燃焼バーナ１５ｙ，１５ｚの外壁面に接する２本の直線をそれぞれ直線Ｌ５，Ｌ６とする。このとき、火炎伝播管２０ｃは、その中心軸線が直線Ｌ５と重なる位置から直線Ｌ６と重なる位置の範囲内にあるように配置される。本実施形態では、火炎伝播管２０ｃの中心軸線と直線Ｌ４とのなす角度βが０度となる位置、すなわち火炎伝播管２０ｃの中心軸線と直線Ｌ４とが一致する位置を基準（β＝０度）として、角度βの範囲は例えば±１５度である。

（動作）
本実施形態に係る燃焼器の点火動作について、図４乃至図５を参照して説明する。図４は気体燃料を用いて点火する際の動作を説明する図、図５は液体燃料を用いて点火する際の動作を説明する図である。

・気体燃料を用いて点火する場合
図４に示すように、本実施形態では、点火の際には燃焼器３ａの拡散燃焼バーナ１４と、６個の予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚのうち火炎伝播管２０ｂの入口に対応して配置された予混合燃焼バーナ１５ｗを含む３個の予混合燃焼バーナ１５ｕ，１５ｗ，１５ｙとに気体燃料を供給する。この状態で燃焼器３ａに設けられた点火栓１８をスパークさせると、拡散燃焼バーナ１４及び３個の予混合燃焼バーナ１５ｕ，１５ｗ，１５ｙの出口付近で火炎２１，２２が形成されて燃焼ガス１２が発生し（図２を参照）、燃焼器３ａが点火する。燃焼器３ａが点火すると、燃焼器３ａと未点火状態の燃焼器３ｂ，３ｃとの間に圧力差が生じる。このとき、予混合燃焼バーナ１５ｗは火炎伝播管２０ｂに対して他のバーナよりも近く配置されていて（予混合燃焼バーナ１５ｗと火炎伝播管２０ｂの間に他のバーナは存在せず）、加えて火炎伝播管２０ｂは燃焼室１０から見てその中心軸線の延長線が予混合燃焼バーナ１５ｗ上を通るように配置されている。そのため、予混合燃焼バーナ１５ｗの出口付近で形成された火炎２２は燃焼器３ｂに向かって火炎伝播管２０ｂを伝播し、火炎２２により発生した燃焼ガス２００が燃焼器３ｂに向かって流れ易い。燃焼ガス２００が火炎伝播管２０ｂに流入すると、その熱エネルギーにより燃焼器３ｂの予混合燃焼バーナ及び拡散燃焼バーナから噴出する混合気が燃焼して火炎が形成され、燃焼器３ｂが点火する。以降、同様の動作により、未点火の燃焼器が順次点火し、全ての燃焼器が点火する。

・液体燃料を用いて点火する場合
図５に示すように、本実施形態では、点火の際には拡散燃焼バーナ１４にのみ液体燃料を供給する。液体燃料を用いて点火する場合も、気体燃料と同様に、予混合燃焼バーナにも分散して燃料を供給することが望ましいが、液体燃料は複数の燃料ノズルに分散させると燃料の供給圧力が低下して液体燃料の微粒化特性が悪化し点火性能を損なう可能性があるため、本実施形態では拡散燃焼バーナ１４にのみ液体燃料を供給している。この状態で燃焼器３ａに設けられた点火栓１８をスパークさせると、拡散燃焼バーナ１４の出口付近で火炎２１が形成されて燃焼ガス１２が発生し（図２を参照）、燃焼器３ａが点火する。燃焼器３ａが点火すると、燃焼器３ａと未点火状態の燃焼器３ｂ，３ｃとの間に圧力差が生じる。このとき、予混合燃焼バーナ１５ｕ〜１５ｚからは空気が噴出しているが、火炎伝播管２０ｃは燃焼室１０から見てその中心軸線の延長線が火炎伝播管２０ｃの入口側に配置された隣り合う２つの予混合燃焼バーナ１５ｙ，１５ｚ間を通るように配置されていて、火炎伝播管２０ｃの中心軸線上において拡散燃焼バーナ１４と火炎伝播管２０ｃの間に他のバーナは存在しない。そのため、拡散燃焼バーナ１４の出口付近で形成された火炎２１は燃焼器３ｃに向かって火炎伝播管２０ｃを伝播し、火炎２１により生じた燃焼ガス２００が燃焼器３ｃに向かって流れ易い。燃焼ガス２００が火炎伝播管２０ｃに流入すると、その熱エネルギーにより燃焼器３ｃの拡散燃焼バーナ１４ｃから噴出する混合気が燃焼して火炎が形成され、燃焼器３ｃが点火する。以降、同様の動作により、未点火の燃焼器が順次点火し、全ての燃焼器が点火する。

なお、燃焼器３ｃは火炎伝播管２０ｃの出口付近に予混合燃焼バーナ１５ｔが配置されているため、予混合燃焼バーナ１５ｔから噴出する空気により拡散燃焼バーナ１４ｃから噴出する混合気への燃焼ガス２００の点火が阻害されることが懸念される。しかしながら、混合気を形成する液体燃料は空気よりも比重が大きく、液体燃料の液滴が有する運動エネルギーは空気に比べて十分に大きいため、拡散燃焼バーナ１４ｃから供給される液体燃料は火炎伝播管２０ｃの出口付近まで到達することができ、気体燃料を用いた場合に比べて点火性能が低下することはない。

（効果）
（１）点火特性の向上
本実施形態の燃焼器３ａは、隣接する燃焼器３ｂに接続し、燃焼室１０から見てその中心軸線が燃焼器３ａの予混合燃焼バーナ１５ｗ上を通るように配置された火炎伝播管２０ｂを備えている。そのため、例えば気体燃料を用いる場合、前述したように予混合燃焼バーナ１５ｗに燃料を供給することにより、予混合燃焼バーナ１５ｗの出口付近で形成される火炎２２を燃焼器３ｂに容易に伝播させ、燃焼ガス２００の燃焼器３ｂへの流入を促進することができる。さらに、燃焼器３ｂでは火炎伝播管２０ｂの出口付近に混合気を噴出させることができるため、火炎伝播管２０ｂを介して燃焼器３ｂに流入した燃焼ガス２００により燃焼器３ｂを容易に点火することができる。したがって、燃焼器の点火性能を向上させることができる。

また、本実施形態の燃焼器３ａは、隣接する燃焼器３ｃに接続し、燃焼室１０から見てその中心軸線が燃焼器３ａの隣り合う２つの予混合燃焼バーナ１５ｙ，１５ｚ間を通るように配置された火炎伝播管２０ｃを備えている。そのため、例えば液体燃料を用いる場合、前述したように拡散燃焼バーナ１４にのみ燃料を供給することにより、拡散燃焼バーナ１４の出口付近で発生する火炎２１を燃焼器３ｃに容易に伝播させ、燃焼ガス２００の燃焼器３ｃへの流入を促進することができる。

以上より、本実施形態に係る燃焼器３ａ，３ｂ・・・は、気体燃料若しくは液体燃料の何れかを用いた場合又は気体燃料及び液体燃料の両方を用いた場合でも点火性能が向上し、低い燃料濃度で点火、火炎伝播が可能な信頼性の高いものとなる。また、点火性能の向上により燃料濃度を低くすることができるため、タービンの翼部に加わる熱衝撃を抑制し、翼部の寿命を確保することができる。

（２）設計自由度の確保
本実施形態の燃焼器３ａでは、必ずしも、火炎伝播管２０ｂをその中心軸線が直線Ｌ０と重なるように配置し、火炎伝播管２０ｃをその中心軸線が線分Ｌ３の中点を通るように配置する必要はなく、火炎伝播管２０ｂをその中心軸線が直線Ｌ１と重なる位置から直線Ｌ２と重なる位置の範囲内にあるように配置し、火炎伝播管２０ｃをその中心軸線が直線Ｌ５と重なる位置から直線Ｌ６と重なる位置の範囲内にあるように配置すればよい。火炎伝播管２０ｂ，２０ｃをこのように配置しても、気体燃料若しくは液体燃料の何れかを用いた場合又は気体燃料及び液体燃料の両方を用いた場合において燃焼器３ｂ，３ｃへ燃焼ガスを効果的に流入させることができる。そのため、例えば、燃焼器の個数や予混合燃焼バーナの個数の変化に対して柔軟性があり、十分な設計自由度を確保することができる。

＜第２の実施形態＞
図７は、本実施形態に係る燃焼器を燃焼室側から見た図である。図７に示すように、本実施形態では、燃焼器３ａに点火栓（第１の点火栓）１８ａを設置し、燃焼器３ｂに点火栓（第２の点火栓）１８ｂを設置している。

点火栓１８ａは燃焼室１０から見てその先端１９ａが予混合燃焼バーナ１５ｕ上に位置するように配置されている。点火栓１８ｂは燃焼室１０から見てその先端１９ｂが予混合燃焼バーナ１５ｒと予混合燃焼バーナ１５ｓとの間に位置するように配置されている。他の構成は第１実施形態と同様である。

気体燃料を用いて点火する場合、第１実施形態と同様に、燃焼器３ａの拡散燃焼バーナ１４及び３個の予混合燃焼バーナ１５ｕ，１５ｗ，１５ｙに気体燃料が供給される。本実施形態では、燃焼室１０から見て点火栓１８ａの先端１９ａが予混合燃焼バーナ１５ｕ上に配置されているため、点火栓１８ａをスパークさせると燃焼器３ａが円滑に点火する。燃焼器３ａが点火した後は第１実施形態と同様の動作で全ての燃焼器が点火する。

液体燃料を用いて点火する場合、第１実施形態と同様に、燃焼器３ｂの拡散燃焼バーナ１４に液体燃料が供給される。本実施形態では、燃焼室１０から見て点火栓１８ｂの先端１９ｂが予混合燃焼バーナ１５ｒと予混合燃焼バーナ１５ｓとの間に配置されているため、拡散燃焼バーナ１４から噴出する混合気が予混合燃焼バーナ１５ｒと予混合燃焼バーナ１５ｓから噴出する空気流の間を通って点火栓１８ｂの先端１９ｂに到達し、点火栓１８ｂをスパークさせると燃焼器３ｂが円滑に点火する。燃焼器３ｂが点火した後は第１実施形態と同様の動作で全ての燃焼器が点火する。

上記構成により、本実施形態でも燃焼器３ａ，３ｂ・・・は火炎伝播管２０を備えているので、第１実施形態と同様の効果が得られる。加えて、本実施形態では次の効果が得られる。

本実施形態では、燃焼器３ａに設けた点火栓１８ａを燃焼室１０から見てその先端１９ａが予混合燃焼バーナ１５ｕ上に位置するように配置し、燃焼器３ｂに設けた点火栓１８ｂを燃焼室１０から見てその先端１９ｂが予混合燃焼バーナ１５ｒと予混合燃焼バーナ１５ｓとの間に位置するように配置している。そのため、例えば、前述したように予混合燃焼バーナ１５ｗに気体燃料を供給した場合には点火栓１８ａで点火することにより点火性能をより向上させることができ、拡散燃焼バーナ１４に液体燃料を供給した場合には点火栓１８ｂで点火することにより点火性能をより向上させることができる。したがって、気体燃料若しくは液体燃料の何れかを用いた場合又は気体燃料及び液体燃料の両方を用いた場合であっても点火性能をより向上させることができ、信頼性の高いものとなる。

＜その他＞
本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除及び置換をすることも可能である。

各実施形態において、拡散燃焼バーナ１４の周囲に６個の予混合燃焼バーナ１５を配置した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の本質的効果は、気体燃料及び液体燃料の何れの燃料を用いても低い燃料濃度で点火、火炎伝播が可能な信頼性の高い燃焼器を提供することであり、この本質的効果を得る限りにおいては、予混合燃焼バーナ１５の個数は限定されない。例えば、拡散燃焼バーナ１４の周囲に６個以上の予混合燃焼バーナ１５を配置してもよい。

また、各実施形態において、タービン２のケーシングの外周部に１０個の燃焼器３ａ，３ｂ，・・・を環状に配置した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の上記本質的効果を得る限りにおいては、燃焼器の個数は限定されない。例えば、タービン２のケーシングの外周部に１０個以上の燃焼器を配置してもよい。

２タービン
３ａ，３ｂ，３ｃ燃焼器
１２燃焼ガス
１０燃焼室
１４拡散燃焼バーナ
１５予混合燃焼バーナ
２０火炎伝播管

Claims

タービンのケーシングの外周部に環状に複数配置された燃焼器であって、
燃料と空気を燃焼して燃焼ガスを生成する燃焼室と、
前記燃焼室の上流側に設けられた拡散燃焼バーナと、
前記拡散燃焼バーナに液体流体を供給する液体燃料系統と、
前記拡散燃焼バーナの周囲に設けられた複数の予混合燃焼バーナと、
前記ケーシングの周方向両側に隣接する燃焼器の燃焼室を連通する複数の火炎伝播管と、
前記火炎伝播管の中心軸線上に設けた前記予混合燃焼バーナに気体燃料を供給する気体燃料系統とを備え、
前記ケーシングの周方向一方側に隣接する燃焼器に接続する火炎伝播管は、前記燃焼室から見てその中心軸線が前記予混合燃焼バーナ上を通るように配置され、他方側に隣接する燃焼器に接続する火炎伝播管は、前記燃焼室から見てその中心軸線が隣り合う２つの前記予混合燃焼バーナの間を通るように配置されており、
気体燃料を用いて点火する際には、前記気体燃料系統により前記気体燃料を供給し、液体燃料を用いて点火する際には、前記液体燃料系統により前記液体燃料を供給することを特徴とする燃焼器。
請求項１に記載の燃焼器において、
前記燃焼室から見てその先端が前記予混合燃焼バーナ上に位置するように配置された第１の点火栓と、
前記燃焼室から見てその先端が前記予混合燃焼バーナ間に位置するように配置された第２の点火栓とを備えることを特徴とする燃焼器。
請求項２に記載の燃焼器において、
前記予混合燃焼バーナは前記拡散燃焼バーナの外周に６個配置されていることを特徴とする燃焼器。
請求項１に記載の燃焼器と、
前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機と、
前記燃焼器から供給される燃焼ガスで駆動するタービンとを備えたことを特徴とするガスタービンプラント。