JPH0814565A

JPH0814565A - ガスタービン燃焼器

Info

Publication number: JPH0814565A
Application number: JP1230495A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tsukahara; 聰塚原; Shohei Yoshida; 正平吉田; Masahiko Yamagishi; 雅彦山岸; Kazumi Iwai; 一躬岩井; Hiromi Koizumi; 浩美小泉; Yoichi Yoshinaga; 洋一吉永
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はガスタービン燃焼器に係り、ＮＯｘ生
成の少ない燃焼方法構造を提供することを目的とする。【構成】内筒１０１の端部軸心に二段階の拡散燃料を噴
射する第１燃料ノズル１０３と、予混合気を流す二重旋
回器１０８，１０９を有する拡散−予混合燃焼パイロッ
トバーナ５００を設け、その外周に複数の第２予混合バ
ーナ５０２を設け、更にその外周に複数の第３予混合バ
ーナ５０３を設ける。予混合バーナ出口端は外周ほど燃
焼室２１１内へ長く突き出し、出力に応じて軸心から外
周へと燃料供給予混合バーナ本数を制御する。【効果】この結果、全作動範囲で燃焼効率が高く、全体
燃料の９９.５％を希薄予混合燃焼することができるの
で、ＮＯｘ生成を大幅に低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はガスタービン燃焼器に係
り、特に希薄予混合燃焼を行うことによるＮＯｘ低減に
好適なガスタービン燃焼器に関する。

【０００２】

【従来の技術】希薄予混合燃焼を主体とするガスタービ
ン燃焼装置の一例は実開平2−100060号公報に示されて
おり、内筒軸心部に配置されている拡散燃焼器は燃焼安
定性を高める働きをする。又、その外周側に配置されて
いる多重環状予混合燃焼器の各予混合室からは燃料希薄
予混合気が旋回して供給され、拡散燃焼によって補助さ
れながら燃焼する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、中心近傍の
みが燃焼している状態では外周からの空気によって火炎
が冷却されるために燃料の一部が未燃焼のまま排出され
たり、有毒な一酸化炭素が多量に排出される。

【０００４】本発明の目的は、一部分が燃焼している状
態においても燃焼効率が高く、NOx生成の多い拡散燃焼
割合を少なくし、ＮＯｘ生成の少ない予混合燃焼割合を
多くすると同時にこの予混合気燃料濃度の低い場合にも
安定燃焼し、かつ、広負荷帯で低ＮＯｘ燃焼が可能なガ
スタービン燃焼装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るガスタービン燃焼器の第１の特徴は、燃
焼室の軸心部に配置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行
う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側に配置され、空
気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼を行うと共に、
前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその混合気出口端が
下流側に突出して形成された複数の第１の予混合燃焼器
と、該第１の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、その
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第２
の予混合燃焼器とを有し、前記第１の予混合燃焼器及び
第２の予混合燃焼器を、前記拡散燃焼器の外周側に、円
周方向に交互に配置したことにある。

【０００６】また、本発明の第２の特徴は、上記の第１
の予混合燃焼器の混合気出口端に、混合気に旋回を与え
る旋回器を設けたことにある。

【０００７】第３の特徴は、燃焼器軸心部に配置され、
入口端と吐出端を持つ管状の第１燃料ノズルと、該第１
燃料ノズルと同軸であって、該第１燃料ノズルの外周に
位置し、入口端部に第１旋回器を有し、吐出端が前記第
１燃料ノズル吐出端とほぼ同一面となる管状の第１空気
送給管と、前記第１燃料ノズルと同軸であって、前記第
１空気送給管の外周に位置し、該第１空気送給管吐出端
とほぼ同一面に第１旋回器と同方向旋回の環状の第２旋
回器を有する管状の第２空気送給管と、該第２空気送給
管吐出端の下流部を急拡大して形成される燃焼室と、前
記第１燃料ノズルの吐出端に軸心に対して放射状の、下
流方向を向いた複数の第１燃料噴口と、前記第１空気送
給管の第１旋回器と吐出端の中間に位置し、前記第１燃
料ノズルの側面から第１空気送給管の内壁に向い、吐出
端側に傾斜した複数の第２燃料噴口を有する拡散燃焼器
にある。

【０００８】また、本発明の第４の特徴は、上記の拡散
燃焼器において、第１空気送給管と第２空気送給管の入
口端を同一空気管路から分岐し、該分岐部の上流に前記
第１空気送給管と第２空気送給管へ供給する空気に混合
するための燃料を噴射する１つ以上の噴口を有する第２
燃料ノズルを追加し、第１燃料ノズルと第２燃料ノズル
へ供給する燃料を各々独立して制御する拡散−予混合燃
焼器に変更したことにある。

【０００９】更に、本発明の第５の特徴は、上記の拡散
−予混合燃焼器を並列に複数個並べ、第２空気送給管吐
出端から下流を一室にして燃焼室を形成し、ガスタービ
ン負荷に対応して作動する拡散−予混合燃焼器の個数を
制御するガスタービン燃焼器にある。

【００１０】更に、本発明の第６の特徴は、拡散燃焼器
の燃料出口近傍に空気を供給する手段に、燃料を供給す
る手段を設けて拡散燃焼器の燃料出口近傍に燃料と空気
の混合気を供給するように構成したことにある。すなわ
ち、拡散燃焼器の燃料と上記の混合気を混合させて燃焼
器の中央部に火炎を形成させるものである。

【００１１】更にまた、上記第１の特徴にあるガスター
ビンの構成に、上記第３の特徴のある拡散燃焼器の燃料
出口近傍に混合気を供給する手段を設けても良い。

【００１２】更にまた、本発明の第７の特徴は、上記第
３の特徴のある拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供
給する手段、すなわち予混合気噴射ノズルの混合気出口
端に、前記混合気に旋回を与える第１の旋回器と該第１
の旋回器の外周側に位置する第２の旋回器を設けると共
に、前記第１及び第２の旋回器から噴出される混合気の
旋回方向がそれぞれ同方向になるように、かつ前記第１
の旋回器から噴出される混合気の流量よりも、前記第２
の旋回器から噴出される混合気の流量が多くなるように
前記第１及び第２の旋回器を構成したことにある。

【００１３】更にまた、本発明の第８の特徴は、外筒と
内筒との間に空気を流通して燃焼器を冷却するように構
成されたものにおいては、予混合燃焼器から噴出される
混合気の流出方向が、内筒の軸心部に向かうように、予
混合燃焼器の混合気出口端を形成したことにある。

【００１４】上記第５の特徴にある構成は、前述した第
１の特徴乃至第４の特徴にある構成のいずれにも適用し
ても良い。

【００１５】更にまた、本発明の第９の特徴は、外筒と
その内部に設けられた燃焼室を形成する内筒とを有し、
この外筒と内筒との間の空気を流通せしめて燃焼器を冷
却するように構成されたものにおいては、拡散燃焼器の
外周側に配置され空気と燃料の混合気を噴出して予混合
燃焼を行うと共に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりも
その混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の
第１の予混合燃焼器と、該第１の予混合燃焼器の混合気
出口端よりも、その混合気出口端が下流側に突出して形
成された複数の第２の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器
と前記第１及び第２の予混合燃焼器との間に設けられた
拡散燃焼器の燃料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給
する予混合気噴出ノズルとを設けると共に、前記第１の
予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼器を、前記拡散燃焼
器の外周側に、円周方向に交互に配置し、更に前記内筒
もしくは前記尾筒に、前記外筒と内筒との間に流通する
空気を前記燃焼室へ導く空気流通孔と、該空気流通孔を
流通する空気の流量を制御する空気流量制御弁を設けた
ことにある。

【００１６】更にまた、本発明の第１０の特徴は、ガス
タービン燃焼器の燃焼室軸心部に設置され、燃料を噴射
して拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周
側に配置され空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼
を行う複数の第１の予混合燃焼器と、該第１の予混合燃
焼器の混合気出口端よりも、その混合気出口端が下流側
に突出して形成された複数の第２の予混合燃焼器と、前
記拡散燃焼器と前記第１及び第２の予混合燃焼器との間
に設けられた前記拡散燃焼器の燃料出口近傍に空気と燃
料の混合気を供給する予混合気噴出ノズルとを設け、前
記第１の予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼器を、前記
拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、かつ
前記ガスタービンの負荷が大きくなるにつれて、前記予
混合気噴出ノズルから、前記第１の予混合燃焼器、第２
の予混合燃焼器の順に燃料を投入して混合気の流量を増
加させるように構成したことにある。

【００１７】

【作用】上記本発明の第１の特徴に依れば、第１の予混
合燃焼器の混合気出口端を拡散燃焼器の燃料出口端より
も下流側に突出して形成され、また第２の予混合燃焼器
の混合気出口端は、前記第１の予混合燃焼器の混合気出
口端よりも下流側に突出して形成され、かつこの第１及
び第２の予混合燃焼器を拡散燃焼器の外周側に、円周方
向に交互に配置したので、拡散燃焼器の拡散燃焼火炎
は、第１の予混合燃焼器、第２の予混合燃焼器の順に着
火するようになり、予混合燃焼器の着火性が向上すると
共に、拡散燃焼火炎と予混合燃焼火炎との干渉を抑制す
ることができるので、拡散燃焼火炎は安定した燃焼を維
持することができ、且つ予混合燃焼火炎は、拡散燃焼火
炎の高温火炎の影響を受けることが少なくなるため、希
薄燃焼を行ってＮＯｘ生成を抑制するという予混合燃焼
器の特性を活かすことができる。

【００１８】また、上記本発明の第２の特徴によれば、
混合気に旋回を与えることができるため、予混合燃焼火
炎の安定性が向上する。

【００１９】上記本発明の第３の特徴によれば、燃料流
量が少なくなると、第１空気送給管から供給される空気
のみと混合しつつ、拡散燃焼するが、第１燃料ノズルの
第１燃料噴口から噴射される燃料は第１燃料ノズル吐出
端によって形成される空気の二次流れによって保炎さ
れ、第１燃料ノズルの側面に設けた第２燃料噴口から噴
射される燃料が第１燃料ノズル外壁面に沿って流れ、空
気と一部予混合した状態で、第１燃料噴口から噴射され
る燃料の保炎域に流入するため、保炎域の燃料濃度が理
論的に最も燃焼しやすい燃料濃度に近くなり、拡散火炎
の安定性が向上する。

【００２０】また、本発明の第４の特徴によれば、前記
第１空気供給管と第２空気供給管から混合気が供給され
るので、燃焼室軸心近傍の拡散火炎は燃焼安定性が高く
なり、前記第２旋回器から流入する混合気との接触面で
燃焼安定性に必要な熱量を供給できるので拡散−予混合
燃焼器全体が安定して燃焼できる。また、この構成では
拡散燃料と予混合燃料を独立して制御できるので、拡散
燃料を少なくしてその外周の第１空気送給管から供給さ
れる混合気中で拡散燃焼し、混合気も大部分が予混合燃
焼することによって、その外周の第２空気送給管から供
給される混合気を安定燃焼させるために必要な熱量を生
成することができるので、ＮＯｘ生成が少なく、燃焼安
定性の高い燃焼が可能である。

【００２１】更に、本発明の第５の特徴によれば、ＮＯ
ｘ生成が少なく、燃焼安定性の高い拡散−予混合燃焼器
をガスタービン負荷に対応して作動する燃焼器の個数を
制御するので、ガスタービンの広い負荷範囲でＮＯｘ生
成の少ない運転が可能である。

【００２２】更に、上記本発明の第６の特徴によれば、
拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供給するので、拡
散燃料はこの混合気と混合して燃焼するようになるた
め、拡散燃焼火炎の安定性が大幅に向上する。すなわち
本発明は、拡散燃料のみで拡散燃焼を行う従来の拡散燃
焼器に変えて、拡散燃料と混合気で燃焼室中央部に拡散
燃焼火炎が形成されるように拡散燃焼器を構成したもの
である。

【００２３】更にまた、上記本発明の第７の特徴によれ
ば、拡散燃焼器の燃料出口近傍に混合気を供給する予混
合気噴射ノズルの混合器出口端に混合気に旋回を与える
第１の旋回器と該第１の旋回器の外周側に位置する第２
の旋回器を設けると共に、前記第１及び第２の旋回器か
ら噴出される混合気の旋回方向がそれぞれ同方向になる
ように、かつ前記第１の旋回器から噴出される混合気の
流量よりも、前記第２の旋回器から噴出される混合気の
流量が多くなるように前記第１及び第２の旋回器を構成
したので、燃焼室の軸心に設けられた拡散燃料ノズルか
ら噴射された拡散燃料は、上記第１の旋回器から流出し
た混合気と混合してより燃焼しやすい混合気を形成し、
拡散燃焼火炎を安定させることができる。この時、第１
の旋回器から流出される混合気がおおすぎると、拡散燃
料を噴射しても混合気単独で燃焼中の燃焼温度を上昇さ
せる効果が少なくなり、燃焼火炎を安定させる効果が低
下するので必要以上の混合気は、第１の旋回器の外周側
にある第２の旋回器へ流出するように構成する。すなわ
ち第１及び第２の旋回器から噴出される混合気の旋回方
向がそれぞれ同方向になるように、かつ前記第１の旋回
器から噴出される混合気の流量よりも、前記第２の旋回
器から噴出される混合気の流量が多くなるように構成す
ることによって、上記の拡散燃焼火炎を安定させるのに
必要以上の混合気は、第２の旋回器を介して拡散燃焼火
炎の略中央部に供給され、拡散燃焼火炎の安定性を損な
うことなく拡散燃焼火炎と反応するようになる。更に拡
散燃焼用空気に燃料空気予混合気を用いることにより、
軸心に設けられた拡散燃料ノズルから噴射される燃料が
少ない状態でも安定して燃焼することが可能となり、低
ＮＯｘ化を達成できる。

【００２４】更にまた、上記本発明の第８の特徴によれ
ば、予混合燃焼器から噴出される混合気の流出方向が、
内筒の軸心部に向かうように予混合燃焼器の混合気出口
端を形成したので、予混合燃焼火炎が内筒の側面付近に
流れる冷却空気により冷却されることがないので、予混
合燃焼火炎の燃焼温度が低下することを抑制することが
でき、未燃分の排出を抑制することができる。

【００２５】更にまた、上記本発明の第９の特徴によれ
ば、尾筒もしくは内筒に空気流通孔を設けてこの空気流
通孔から燃焼室へ流入する空気流量を制御するため、燃
焼域へ供給する空気流量を減少させることができ、燃料
空気予混合気の濃度を一定に保つことが可能になり、高
効率，低ＮＯｘ燃焼が可能となる。

【００２６】更にまた、上記本発明の第１０の特徴によ
れば、予混合気噴出ノズル、第１の予混合燃焼器、第２
の予混合燃焼器の各々の混合比を負荷に対して大きく変
化させずに燃料供給量を増加させることができるため、
予混合燃焼火炎の安定性を更に向上させることができ
る。

【００２７】

【実施例】本発明に係るガスタービン燃焼器の一実施例
を図１および図２を用いて説明する。

【００２８】図１は、本実施例のガスタービン燃焼器の
縦断面図である。該燃焼器の外形は燃焼器全体を収納す
る圧力容器である円筒状の外筒１０２で形成され、この
外筒１０２の内部には燃焼室２１１を形成する内筒１０
１を有し、内筒１０１により形成される燃焼室２１１内
には、その端部中心に、拡散燃料を噴射する拡散燃料ノ
ズルである第１燃料ノズル１０３が設けられている。

【００２９】上記の構成を有する燃焼器における本実施
例の特徴とする構成について、以下に説明する。

【００３０】第１燃料ノズル１０３の外周に該第１燃料
ノズルの燃料出口近傍に供給される空気に旋回を与える
ための第１の旋回器である環状のスワーラ１０８と、こ
のスワーラ１０８の外周に、第２の旋回器であるスワー
ラ１０９を設け、更にこれらのスワーラ１０８，１０９
から流出される空気に燃料を混合する第２燃料ノズル１
１１と、第２燃料ノズル１１１とスワーラ１０８，１０
９との間の第１予混合室２０６とからなる予混合気噴出
ノズルを設ける。またスワーラ１０８，１０９から流出
される混合気の旋回方向は、それぞれが同方向になるよ
うに、スワーラ１０８，１０９を構成する。そしてスワ
ーラ１０８から流出される混合気の流量よりもスワーラ
１０９から流出される混合気の流量が大きくなるように
スワーラ１０８，１０９を構成する。例えばスワーラ１
０９の流出面積をスワーラ１０８の流出面積より大きく
して構成しても良い。

【００３１】そしてスワーラ１０８から流出する旋回を
与えられた混合気は、第１燃料ノズル１０３から噴出さ
れる燃料と混合して拡散燃焼火炎を形成する。この混合
気は、拡散燃焼火炎が安定する分だけ供給すれば良く、
まだ燃料と空気の燃焼反応が進んでいない燃焼火炎の根
元部に希薄な混合気が多量に供給されると、拡散燃焼火
炎が不安定となり、火炎温度の低下による未燃分の増加
及び効率の低下を招く恐れがある。よって拡散火炎を安
定させるのに必要以上の混合気はスワーラ109から流出
させるようにする。このスワーラ１０９から流出された
混合気は、燃料と空気の燃焼反応がある程度進んでいる
かもしくは反応が略終了している燃焼火炎の中央部、も
しくは後流側へ供給される。この必要以上の混合気を燃
焼火炎の中央部、もしくは後流側へ供給するために、ス
ワーラ１０９の混合気出口端部をスワーラ１０８の混合
気出口端部よりも下流側に突出して形成しても良い。

【００３２】また、前記予混合気噴出ノズルの外周に、
第２予混合室２０５と、第２予混合室２０５の端部中心
の第３燃料ノズル１０４と、その外周の空気供給用のス
ワーラ１１３と空気孔１２０からなる第１の予混合燃焼
器、及びこの第１の予混合燃焼器の混合気出口端部より
もその混合気出口端部が下流側に突出して形成された、
第３予混合室２０７と、その端部中心の第４燃料ノズル
１０５と、その外周の空気供給用のスワーラ１１０とか
らなる第２の予混合燃焼器を設ける。また第１の予混合
燃焼器の混合気出口端部には予混合気に旋回を与えるス
ワーラ１０７を設け、燃料と空気の混合を促進させると
共に予混合燃焼火炎を安定させる。

【００３３】第１の予混合燃焼器には第２予混合室２０
５へ供給する空気整流室２１０と、その空気入口２０９
と、空気入口２０９の面積を制御する空気流量制御弁１
０６が、第２の予混合燃焼器にはその外周の空気供給用
のスワーラ１１０と、第３予混合室２０７の混合気出口
流路方向を決定する偏流板１１２が設けられている。こ
の偏流板１１２は、混合気を燃焼室中央部へ向かうよう
にし、第２の予混合燃焼器の燃焼火炎が内筒１０１及び
外筒１０２により形成される環状通路２０８を流れる空
気により冷却されないようにする。特に内筒１０１の内
側面に空気を流してフィルム冷却を行うものに対しては
効果が大きい。また、内筒１０１と予混合火炎が接触し
ないため、内筒１０１のメタル温度を低下させることも
できる。前記第１の予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼
器を、図２に示すように拡散燃焼器の外周側に、円周方
向に交互に配置する。このように第１及び第２の予混合
燃焼器を配置することによって、拡散燃焼器の拡散火炎
は、第１の予混合燃焼器，第２の予混合燃焼器の順に着
火するようになり、予混合燃焼器の着火性が向上すると
共に、拡散燃焼火炎と予混合燃焼火炎との干渉が少なく
なり、拡散燃焼火炎は安定して燃焼を維持することがで
き、予混合燃焼火炎は、拡散燃焼火炎の高温火炎の影響
を受けることが少なくなるため、希薄燃焼を行ってＮＯ
ｘ生成を抑制するという予混合燃焼器の特性を活かすこ
とができる。また、第１の予混合燃焼器と第２の予混合
燃焼器は同一円周上に配置しなくても良い。第２の予混
合燃焼器は、第１の予混合燃焼器が配置されている円周
よりも若干外側に配置する方が好ましい。

【００３４】次に図３及び図４を用いて本発明に係るガ
スタービン燃焼器に適用される燃料及び空気の制御方法
について説明する。

【００３５】先ず最初に、図１を用いて燃料及び空気の
供給系統を説明する。

【００３６】圧縮機から供給される燃焼用空気は上記内
筒１０１と外筒１０２とによって形成される環状通路２
０８内を矢印２１２の方向に進み、途中で分岐した後に
第１予混合室２０６，第２予混合室２０５，第３予混合
室２０７を通って燃焼室211へと供給される。第２予混
合室２０５へ供給される空気は空気入口２０９に設けた
流量制御弁１０６によって空気流量制御された後に一
旦、空気整流室２１０で減速し、第２予混合室２０５へ
流入する。一方、第１燃料ノズル１０３用燃料は配管２
０１と図示しない流量制御弁を介して供給され、第２燃
料ノズル１１１用燃料は配管２０２と図示しない流量制
御弁を介して供給され、第３燃料ノズル１０４用燃料は
配管２０３と図示しない流量制御弁を介して供給され、
第４燃料ノズル１０５用燃料は配管２０４と図示しない
流量制御弁を介して供給される。出力０％以下の起動着
火は拡散燃焼器の第１燃料ノズル１０３から燃料を供給
することで可能であるが、第２燃料ノズル１１１からの
燃料供給を併用することでも可能である。又、起動着火
時に隣接する燃焼器への火炎伝播を必要とする場合には
第２予混合器２０５の出口近傍の内筒１０１に隣接内筒
と連通する火炎伝播管を設け、火炎伝播管近傍の第２予
混合器２０５へ燃料を供給する第３燃料ノズル１０４に
も燃料供給することによって火炎伝播可能である。火炎
伝播が完了すると第３燃料ノズルへの燃料供給を停止
し、第１燃料ノズル１０３と第２燃料ノズル１１１に燃
料供給して出力０％まで運転する。なお、第１燃料ノズ
ルのみに燃料供給する場合でも出力０％まで運転可能で
ある。出力０％以上に対応した燃料配分を図３に示し、
空気配分を図４に示す。

【００３７】図３において、横軸はガスタービンの出力
であり、縦軸は燃料流量である。

【００３８】出力０％からａ％までは拡散燃焼器の第１
燃料ノズル１０３から燃料Ｐ−１を供給し、燃焼室２１
１内で燃焼する。出力ａ％からｂ％の範囲では第２燃料
ノズル１１１からの燃料Ｐ−２を追加する。出力ｂ％か
らｄ％までは更に第３燃料ノズル１０４からの燃料Ｍ−
１を追加する。出力ｄ％以上では更に第４燃料ノズル１
０５から燃料Ｍ−２を追加する。

【００３９】出力０％からａ％までは第１燃料ノズル１
０３からの燃料Ｐ−１と第２燃料ノズル１１１からの燃
料Ｐ−２とを供給して運転することも可能である。

【００４０】図４の空気配分では内筒１０１の軸中心近
傍スワーラ１０８，１０９から燃焼室２１１に流入する
空気をＰで示し、第２予混合室２０５から燃焼室２１１
に流入する空気をＭ−１で示し、第３予混合室２０７か
ら燃焼室２１１に流入する空気をＭ−２で示し、内筒１
０１の壁面冷却空気をＣで示す。出力ｂ％以下では内筒
軸心部のみで燃焼しており、第１燃料ノズル１０３から
の燃料Ｐ−１と第２燃料ノズル１１１からの燃料Ｐ−２
の合計が増加すると、空気流量制御弁１０６を閉の方向
に操作して第２予混合器２０５へ流れる空気Ｍ−１を減
少し、第１予混合室２０６へ流れる空気Ｐを増加して、
低ＮＯｘ，高効率燃焼させる。そして、出力ｂ％では第
１燃料ノズル１０３からの燃料Ｐ−１を減少し、第３燃
料ノズル１０４からの燃料Ｍ−１を増加して第２予混合
室２０５から燃焼室２１１へ流入する予混合気の量を少
なくするとともに燃料濃度を高くして燃焼しやすくす
る。出力ｂ％からｃ％の範囲では第２予混合室２０５へ
供給する燃料Ｍ−１を増加するが、生成するＮＯｘを抑
制するためには燃料希薄予混合気を燃焼室２１１に供給
する必要があり、第２予混合室２０５へ供給する空気Ｍ
−１を空気流量調節弁１０６を開方向に操作することに
よって増加する。そして出力ｃ％以上では第２予混合室
２０５から燃焼室２１１に供給する燃料空気予混合気濃
度が高くなり、空気流量制御することなく安定燃焼可能
である。しかし、予混合気濃度が高くなるとＮＯｘ生成
量が多くなるので、出力ｄ％以上では第２予混合室２０
５へ供給する燃料Ｍ−１を一定にし、第３予混合室２０
７へ供給する燃料Ｍ−２を増加する。燃料Ｍ−２が少な
い場合には第３予混合室２０７から燃焼室２１１へ供給
される予混合気燃料濃度は低いが、第３予混合室２０７
の出口に設けた偏流板112によって予混合気が燃焼室２
１１の軸心方向に流れ、上流側の第１予混合室206およ
び第２予混合室２０５から燃焼室２１１へ供給された予
混合気が燃焼した燃焼ガスと混合して燃焼する。

【００４１】本発明の第３燃料ノズル１０４への燃料配
管２０３を２系統にし、各々に燃料流量制御弁を設ける
と、図４の出力ｂ％における第２予混合室２０５へ供給
する空気Ｍ−１を減少することなく、第２予混合室２０
５の一部から燃焼室２１１へ供給する予混合気を燃焼可
能な濃度に保つことが可能であり、燃焼効率の大幅な低
下を防止しつつ、燃焼することが可能である。この場合
には、残りの第２予混合室へは空気のみが供給される。
そして出力が更に増加し、ｂ％とｄ％の中間になると、
残りの第２予混合室２０５にも燃料を供給すると高効率
燃焼が可能である。

【００４２】次に本発明の他の実施例を図５を用いて説
明する。

【００４３】図１との相異は、内筒１０１及び外筒１０
２により形成された環状通路２０８に流れる空気を燃焼
室２１１へ導く空気流通孔２１３と、この空気流通孔２
１３から燃焼室２１１へ流入される空気の流量を制御す
る空気流量制御弁１１５を尾筒１１４の側壁面に設けた
点である。

【００４４】上記図５の構成を用いたときの燃料の制御
方法を図６を用いて説明する。

【００４５】空気流量制御弁１１５を開方向に操作する
と、燃焼室２１１に流入する空気は一様に減少する。ガ
スタービン出力に対する燃料流量配分を図６に示す。出
力０％以下は第１燃料ノズル１０３からの燃料Ｐ−１の
みで運転し、出力０％からｂ％の範囲は第２燃料ノズル
１１１からの燃料Ｐ−２と第３燃料ノズル１０４からの
燃料Ｍ−１とを追加して同時に燃焼する。出力ｂ％以上
では更に第４燃料ノズル１０５からの燃料Ｍ−２を追加
する。

【００４６】また、上記図５の構成を用いたときの空気
の制御方法を図７を用いて説明する。

【００４７】出力０％では全体燃料が少ない状態で第１
予混合室２０６と第２予混合室205へ燃料Ｐ−２，Ｍ−
１を供給して高効率燃焼するために空気流量制御弁１１
５を開方向に操作して空気入口２１３から尾筒１１４内
へ流入する空気Ｂを最大にする。出力がａ％に達するま
で燃料の増加に比例して燃焼室２１１へ供給する空気を
増加するために空気流量制御弁１１５を閉方向に操作
し、空気Ｂをゼロにする。出力ａ％以上では空気流量制
御をすることなく、第１予混合室２０６と第２予混合室
２０５からの燃料空気予混合気が高効率燃焼する。出力
ｂ％以上では第３予混合室２０７にも燃料Ｍ−２を供給
する。

【００４８】本発明の他の変形例として、図示しない
が、燃焼器部外筒に系外に空気を放出する空気通路を設
け、この通路途中に空気流量制御弁を設ける。ガスター
ビン出力に対する燃料流量配分および空気流量配分は図
６，図７と同様である。

【００４９】本発明の他の実施例を図８，図９を用いて
説明する。

【００５０】図８において第３予混合室２０７を内筒１
０１と外筒１０２で形成される環状通路２０８内に設
け、出口端部を内筒１０１の壁面に設けている。この場
合の燃料と空気の制御は図３，図４と同様である。

【００５１】次に図１の第１燃料ノズル１０３及びスワ
ーラ１０８，１０９部分に相当する。

【００５２】ガスタービン燃焼器のパイロットバーナの
一実施例を図１０を用いて説明する。

【００５３】図１０は本実施例のガスタービン燃焼器パ
イロットバーナの縦断面図である。該パイロットバーナ
の外形は燃焼室２１１を形成する円筒状の内筒１０１
と、その上流側の第２空気送給管１２１で形成され、こ
の第２空気送給管１２１の吐出端近傍には環状の第２の
スワーラ（第２旋回器）１０９を有し、その内筒には第
１空気送給管１２９が設けられている。この第１空気送
給管１２９の入口端には第２のスワーラ１０９と同方向
旋回の第１のスワーラ１０８を有し、その内周である軸
心には拡散燃料を噴射する第１燃料ノズル１０３が設け
られている。この第１燃料ノズル１０３と第２空気送給
管１２１で形成される環状の第１予混合室２０６には複
数の分岐管１５１を有する第２燃料ノズル１１１が設け
られている。第１燃料ノズル１０３には流量制御弁１５
２を有する燃料供給用の配管２０１が接続されている。
第２燃料ノズル１１１には流量制御弁１５３を有する燃
料供給用の配管２０２が接続されている。

【００５４】上記の構成を有するパイロットバーナにお
ける本実施例の特徴とする構成について、以下に説明す
る。

【００５５】第１燃料ノズル１０３の吐出端１５４に
は、軸心に対して９０度よりも狭い角度を持つ、下流方
向を向いた複数の第１燃料噴口１５５が設けられ、気体
燃料は放射状に噴射される。第１燃料ノズル１０３の吐
出端１５４は図示の円錐台状だけでなく、平面でも良
い。第１燃料ノズル１０３の側面には気体燃料噴射速度
が小さい場合に燃料が第１燃料ノズル１０３の壁面に沿
って流れるように吐出端側に傾斜した複数の第２燃料噴
口１５６が設けられており、その位置はその外周の環状
通路１２５へ空気又は混合気を供給し、かつ、旋回流を
与える第１のスワーラ１０８と、第１空気送給管１２９
の吐出端との中間である。これらの気体燃料の外周には
第１のスワーラ１０８によって旋回を与えられ、環状通
路１２５を流れる第１の旋回空気流があり、その外周に
は第２のスワーラ１０９によって旋回を与えられた第２
の旋回空気流がある。前記第１の旋回空気流によって、
第１燃料ノズル１０３の吐出端１５４の近傍には小さな
循環流１３１が形成され、その下流にはやや大きい循環
流１３２が形成される。また、前記第２の旋回空気流に
よって、前記循環流１３２の下流に更に大きい循環流１
３３が形成される。なお、第２空気送給管１２１に設け
た環状の第２のスワーラ１０９の下流に直管部１２８を
有する場合には循環流１３３がより下流側に形成され
る。上記の空気流れに対して、第１燃料ノズル１０３か
ら気体燃料を噴射すると、燃料流量が多い場合には第１
燃料噴口１５５から噴射される燃料は一部分が第１のス
ワーラ108から供給される空気中で拡散し、循環流１３
２によって保炎され、残りの燃料は第２のスワーラ１０
９から供給される空気中で拡散し、循環流１３３によっ
て安定燃焼する。一方、第２燃料噴口１５６から噴射さ
れる燃料は第１空気送給管１２９の内壁に衝突し、第１
のスワーラ１０８から供給される空気と部分予混合し、
循環流１３２を部分予混合気で形成することになる。燃
料流量が少ない場合には第１燃料噴口１５５から噴射さ
れる燃料は第１のスワーラ１０８から供給される空気中
のみで拡散し、循環流１３２によって保炎される。一
方、第２燃料噴口１５６から噴射される燃料は第１のス
ワーラ１０８から供給される空気の環状通路１２５内に
噴射され、その噴射流速が遅いために第１空気送給管１
２９の内壁には到達せず、中心側に集まるので、循環流
１３２の燃料濃度が高くなり、燃焼しやすくなる。更に
燃料流量が少ない場合には、第１燃料噴口１５５から噴
射される燃料が空気の循環流１３２内部に拡散すると、
燃料濃度が低くなりすぎるので、循環流１３１内部で燃
焼しようとするが、循環流１３１が小さいために第１燃
料噴口１５５からの燃料噴射流速が遅くなっても循環流
１３１の外まで貫通するので、小さな火炎を形成しにく
い。これに対して、第２燃料噴口１５６は噴口径が小さ
く、吐出端方向に傾斜して設けられているので、燃料噴
射流速が遅くなると、第１燃料ノズル１０３の壁面に沿
って燃料が流れ、循環流１３１に流入するので、第１燃
料噴口１５５から噴射される燃料の一部分と混合するこ
とによって安定燃焼が可能になる。なお、第１のスワー
ラ１０８は半径流型が望ましいが、軸流型でも機能をは
たすことができる。

【００５６】次に拡散燃焼と予混合燃焼器を同時に行う
場合について記す。第１燃料ノズル１０３から燃料Ｆ₁
を供給して拡散燃焼し、更に第２燃料ノズル１１１の複
数の分岐管１５１に設けた第３燃料噴口１５１から燃料
Ｆ₂を噴射し、第１のスワーラ１０８及び第２のスワー
ラ１０９に供給する空気全体に混合して混合気を形成す
る。第１のスワーラ１０８から供給される空気が混合気
になることになり、第１燃料ノズル１０３の第１燃料噴
口１５５及び第２噴口１５６から噴射される燃料Ｆ₁は
燃焼しやすくなり、前記の拡散燃焼単独の場合よりも少
ない燃料Ｆ₁で安定燃焼が可能となるので、循環流１３
１にリング状の火炎が形成される。この火炎が全体の点
火源となり、第１のスワーラ１０８から供給された予混
合気は循環流１３２で燃焼し、この２つの循環流で形成
された火炎が、その外周の第２のスワーラ１０９から供
給される予混合気の点火源となって循環流１３３で安定
燃焼し、全体が燃焼する。この効果は予混合燃焼単独で
は安定燃焼困難な希薄予混合気を燃焼する場合に顕著で
ある。この結果、拡散火炎を形成する燃料Ｆ₁の割合を
全体燃料の２％以下にすることが可能であり、ＮＯｘ生
成を大幅に抑制できる。特に第２のスワーラ１０９の下
流側に直管部１２８が有り、循環流１３３が循環流１３
２の下流に形成される場合には循環流１３１，１３２が
安定して形成され、燃焼安定性が向上するので、燃料Ｆ
₁を少なくすることができる。

【００５７】この際に第２のスワーラ１０９からの予混
合気旋回流の点火源となる第１のスワーラ１０８からの
予混合気旋回流は燃焼によって生成する熱量が少量であ
ってもその機能をはたすので、第１のスワーラ１０８の
通路面積は第２のスワーラ１０９の通路面積よりも小さ
くてよい。

【００５８】次に図１０のパイロットバーナを用いたガ
スタービン燃焼器の一実施例について示す。図１１は本
発明の一実施例の縦断面図である。燃焼室２１１の軸心
上に図１０に示したパイロットバーナ５００を配置し、
該パイロットバーナ５００の外周に、該パイロットバー
ナ５００と同形式の複数のメインバーナ５０１を平行に
配置する。これらのバーナの出口端をほぼ同一平面と
し、燃焼室２１１を内筒１０１で形成される１つの共通
した空間とする。これらの内筒１０１，パイロットバー
ナ５００，複数のメインバーナ５０１は圧力容器である
外筒１０２に収納されている。

【００５９】図示しない圧縮機から供給される空気は、
外筒１０２と内筒１０１によって形成される環状通路２
０８を矢印２５０の方向に流れ、途中、内筒１０１を冷
却する。そして、一部は軸心のパイロットバーナ５００
の第２空気供給管１２１に流入し、残りの大部分は複数
のメインバーナ５０１の第２空気供給管４２１に流入
し、残りの燃焼室２１１の上流端面の（図示しない）冷
却孔から燃焼室２１１に流入する。

【００６０】次に起動着火から１００％負荷までの燃料
制御について、以下に記述する。図２の構造では各バー
ナが独立しており、運転途中での隣接バーナへの火移し
は困難であることから、起動着火時にはパイロットバー
ナ５００の第１燃料ノズル１０３から拡散燃焼燃料を噴
射すると同時に、複数のメインバーナ５０１の第１燃料
ノズル４０１からも拡散燃焼燃料を噴射し、バーナ全数
で拡散燃焼をする。次にパイロットバーナ５００の第２
燃料ノズル１１１から予混合燃料を噴射し、拡散燃焼と
予混合燃焼を同時に行うことにより、ガスタービン低負
荷域を運転する。ガスタービン負荷が増すと、メインバ
ーナ５０１の第２燃料ノズル４１１から燃料噴射する予
混合燃焼作動本数を順次増し、ガスタービン負荷１００
％では全数のメインバーナ５０１で拡散燃焼と予混合燃
焼を同時に行う。この際の拡散燃焼燃料は燃焼器全体燃
料の約２％であり、残りの約９８％が燃焼火炎温度の低
い予混合燃焼器であることから、ＮＯｘ生成の少ない運
転が可能である。

【００６１】なお、燃焼室２１１の出口平均ガス温度が
使用燃料の自然発火温度よりも十分高い場合には、保炎
機能を有しない噴口から燃料空気混合気を燃焼室２１１
内に噴射することによって燃焼することが可能なことか
ら、複数のメインバーナ501の一部を、拡散燃料を噴射
する第１燃料ノズル４０１，燃料供給系４０５および燃
料制御弁４０４の無い構造にすることが可能である。

【００６２】次に図１０のパイロットバーナを用いたガ
スタービン燃焼器の他の実施例について示す。図１２は
本発明の他の実施例の縦断面図であり、図１３は本発明
の他の実施例を下流側から見た横断面図である。燃焼室
２１１を形成する内筒１０１と、該内筒１０１の端部軸
心の拡散燃料供給用の第１燃料ノズル１０３、その外周
の空気供給用の第１のスワーラ１０８，第２のスワーラ
１０９，環状の第１予混合室２０６を形成する第２空気
送給管１２１，空気に予混合燃料を供給する第２燃料ノ
ズル１１１によって構成されるパイロットバーナ５００
と、これらの外周の第２予混合室２０５と、該第２予混
合室２０５の端部中心の第３燃料ノズル１０４と、その
外周の空気供給用の第３旋回器２２１と空気孔２２２
と、第２予混合室２０５出口端近傍の混合気に旋回を与
える第４のスワーラ１０７，第２予混合室２０５へ供給
する空気の整流室２１０と、その空気入口２０９と、空
気入口２０９の面積を制御する流量制御弁１０６と、燃
焼室２１１の中間部まで突き出した第３予混合室２０７
と、その端部中心の第４燃料ノズル１０５と、その外周
の空気供給用の第５のスワーラ１１０と、第３予混合室
２０７の出口端に設けた混合気の流れ方向を決定する偏
流板１１２と、これらを収納する圧力容器である外筒１
０２と、第１燃料ノズル１０３へ燃料を供給する配管２
０１と、その流量制御弁１５２と、第２燃料ノズル１１
１へ燃料を供給する配管２０２と、その流量制御弁１５
３，第３燃料ノズル１０４へ燃料を供給する配管２０３
と、その流量制御弁２１３，第４燃料ノズル１０５へ燃
料を供給する配管２０４と、その流量制御弁２３７とで
燃焼器全体が構成される。

【００６３】図示しない圧縮機から供給される燃焼用空
気は前記内筒１０１と外筒１０２とによって形成される
環状通路２０８内を矢印２５０の方向に進み、途中で内
筒１０１の冷却や、部品差し込み部のもれ空気として分
岐した後に、環状の第１予混合室２０６，第２予混合室
２０５，第３予混合室２０７を通って燃焼室２１１へと
供給される。第２予混合室２０５へ供給される空気は空
気入口２０９に設けた流量制御弁１０６によって空気流
量制御された後に一旦、整流室２１０で減速し、空気孔
１２０から第２予混合室２０５へ流入する。なお、図１
２の構造において、空気の流量制御弁１０６を設けない
状態で運転することが可能である。

【００６４】次に起動着火から１００％負荷までの燃料
制御について以下に記述する。起動着火はパイロットバ
ーナ５００の第１燃料ノズル１０３から燃料を供給し、
図示しない点火装置によって着火に必要なエネルギーを
与えることにより着火する。この際に第２燃料ノズル１
１１から予混合燃焼用燃料を同時に供給して着火するこ
ともできる。また、起動着火時に隣接する燃焼器への火
炎伝播を必要とする場合には、内筒１０１の、第２予混
合室２０５の出口端近傍位置に隣接内筒と連通する火炎
伝播管を設け、パイロットバーナ５００に燃料を供給す
るとともに、火炎伝播管近傍の第２予混合室２０５へ燃
料を供給する第３燃料ノズル１０４にも燃料を供給する
ことにより、着火及び火炎伝播が可能である。その後、
ガスタービン負荷０％まではパイロットバーナと第２予
混合バーナ５０２の一部の燃焼を続け、途中からパイロ
ットバーナ単独の燃焼によって運転する。

【００６５】ガスタービンの低負荷範囲で、パイロット
バーナ単独の燃焼から、第３燃料ノズル１０４にも燃料
を供給して第２予混合バーナ５０２も同時燃焼する状態
に変化する。この際に、複数の第２予混合バーナ５０２
を２グループに分割し、各々に独立した燃料供給配管２
０３を設け、最初に１グループのみを燃焼し、続いて２
グループを燃焼するように燃料制御することにより、燃
焼効率の大幅な低下とＮＯｘ生成の増加を防止した運転
が可能である。

【００６６】次にガスタービンの中負荷範囲で、パイロ
ットバーナ５００と第２予混合バーナ５０２が燃焼し、
燃焼室２１１の出口平均ガス温度が供給燃料の自己着火
温度よりも十分高い温度、たとえば、メタンガスの場合
は約１２００℃に達すると、更にガスタービン負荷の高
い条件で運転するために第４燃料ノズル１０５から燃料
を供給し、第５のスワーラ１１０から流入する空気と第
３予混合室２０７内で混合した後に燃焼室２１１内へ噴
射し、自己着火して燃焼する。

【００６７】図１２の燃焼器ではパイロットバーナ５０
０で燃焼する燃料は燃焼器全体燃料の２５％以下であ
り、第１燃料ノズル１０３から供給する拡散燃焼用燃料
はパイロットバーナ５００で燃焼する燃料の約２％であ
ることから、全体燃料に対する拡散燃焼用燃料の割合は
０.５％以下である。したがって、ＮＯｘ生成の少ない
希薄予混合燃焼が全体の９９.５％以上であることか
ら、ＮＯｘ生成の大幅な抑制が可能である。

【００６８】本発明を適用したガスタービン蒸気タービ
ンコンバインド発電プラントの系統図を図１４に示す。
圧縮機３０１からの空気を燃焼器３０３に導き、燃料を
供給して低ＮＯｘ濃度の高温燃焼ガスを発生し、タービ
ン３０２で膨張することによって仕事をし、その仕事を
発電機３０４の出力として取り出す。仕事をした燃焼排
ガスは排熱回収ボイラ３０７に導かれる。通常はこの中
の脱硝装置３０８によってＮＯｘ濃度を低減されるが、
本発明を適用すると脱硝装置が不要となる。排熱回収ボ
イラ３０７では水蒸気を発生し、その蒸気を蒸気タービ
ン３０５へ導いて仕事をさせ、その仕事を発電機３０４
の出力として取り出す。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、ごく少量の拡散燃焼に
よって、その外周の燃料希薄予混合気で着火し、更に外
周の燃料希薄予混合気を燃焼することが可能であり、Ｎ
Ｏｘ生成の少ない予混合燃焼を主とした燃焼であること
から、ＮＯｘ生成を大幅に減少できる。

【００７０】また、上記燃焼器を複数個集合して１つの
燃焼器を構成したことにより、低負荷時には燃焼に関与
しない空気をバイパスして流すことが可能であり、常に
燃焼効率が高く、ＮＯｘ生成を大幅に減少した運転が可
能である。

【００７１】更に、上記燃焼器をパイロットバーナとし
て全体燃焼の点火源とし、その外周の下流位置から燃料
希薄予混合気を噴射する構造を加えて１つの燃焼器を構
成したことにより、低出力時には燃焼に関与しない空気
が燃焼を完了した燃焼ガスに混合するので、常に燃焼効
率が高い。また、拡散燃焼割合が非常に少ないことから
ＮＯｘ生成を一層大幅に低減できる。ＮＯｘ減少によ
り、排気ダクト又は排熱回収ボイラ途中に設けられてい
た脱硝装置が不要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るガスタービン燃焼器の
縦断面図。

【図２】本発明の一実施例に係るガスタービン燃焼器の
横断面図。

【図３】本発明に係るガスタービン燃焼器を実施する場
合の燃料制御方法の例を示した図。

【図４】本発明に係るガスタービン燃焼器を実施する場
合の空気流量制御方法の例を示した図。

【図５】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の縦断面図。

【図６】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
を実施する場合の燃料制御方法の例を示した図。

【図７】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
を実施する場合の空気流量制御方法の例を示した図。

【図８】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の縦断面図。

【図９】本発明の他の実施例に係るガスタービン燃焼器
の横断面図。

【図１０】本発明の他の実施例の縦断面図。

【図１１】本発明の他の実施例を用いた燃焼器の一実施
例の縦断面図。

【図１２】本発明の他の実施例を用いた燃焼器の他の実
施例の縦断面図。

【図１３】本発明の一実施例を用いた燃焼器の他の実施
例の横断面図。

【図１４】本発明に係るガスタービン燃焼器を適用する
コンバインド発電プラント系統図。

【符号の説明】

１０１…内筒、１０３…第１燃料ノズル、１０４…第３
燃料ノズル、１０５…第４燃料ノズル、１０６…空気流
量制御弁、１０７，１０８，１０９，１１０，１１３…
スワーラ、１１１…第２燃料ノズル、２０５…第２予混
合室、２０６…第１予混合室、２０７…第３予混合室、
２１１…燃焼室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岩井一躬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 (72)発明者小泉浩美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 (72)発明者吉永洋一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

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室の軸心部に配置され、燃料を噴射し
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側
に配置され、空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼
を行うと共に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第１
の予混合燃焼器と、該第１の予混合燃焼器の混合気出口
端よりも、その混合気出口端が下流側に突出して形成さ
れた複数の第２の予混合燃焼器とを有し、前記第１の予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置したこ
とを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】請求項１に記載のガスタービン燃焼器にお
いて、前記第１の予混合燃焼器の混合気出口近傍に、前
記混合気に旋回を与える旋回器を設けたことを特徴とす
るガスタービン燃焼器。
【請求項３】燃焼器軸心部に配置され、入口端と吐出端
を持つ管状の第１燃料ノズルと、該第１燃料ノズルと同
軸であって、該第１燃料ノズルの外周に位置し、入口端
部に第１旋回器を有し、吐出端が前記第１燃料ノズル吐
出端とほぼ同一面となる管状の第１空気送給管と、前記
第１燃料ノズルと同軸であって、前記第１空気送給管の
外周に位置し、該第１空気送給管吐出端とほぼ同一面に
第１旋回器と同方向旋回の環状の第２旋回器を有する管
状の第２空気送給管と、該第２空気送給管吐出端の下流
部を急拡大して形成される燃焼室と、前記第１燃料ノズ
ルの吐出端に、軸心に対して放射状の、下流方向に向い
た複数の第１燃料噴口と、前記第１空気送給管の第１旋
回器と吐出端の中間に位置し、前記第１燃料ノズルの側
面から第１空気送給管の内壁に向い、かつ、吐出端側に
傾斜した複数の第２燃料噴口とを有する拡散燃焼器。
【請求項４】請求項１に記載の拡散燃焼器において、第
１空気送給管と第２空気送給管の入口端を同一空気管路
から分岐し、該分岐部の上流に前記第１空気送給管と第
２空気送給管へ供給する空気に混合するための燃料を噴
射する１つ以上の噴口を有する第２燃料ノズルを有し、
第１燃料ノズルと第２燃料ノズルへ供給する燃料を各々
独立して制御する拡散−予混合燃焼器。
【請求項５】請求項２に記載の拡散−予混合燃焼器を並
列に複数個並べ、第２空気送給管吐出端から下流を一室
にして燃焼室を形成し、ガスタービン負荷に対応して作
動する拡散−予混合燃焼器の個数を制御するガスタービ
ン燃焼器。
【請求項６】燃焼室の軸心部に配置され、燃料を噴射し
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の燃料出
口近傍に空気を供給する空気供給手段と、前記拡散燃焼
器の外周側に配置され、燃料と空気の混合気を噴出して
予混合燃焼を行う予混合燃焼器とを備えてなるガスター
ビン燃焼器において、前記空気供給手段に燃料を供給する燃料供給手段を設
け、前記拡散燃焼器の燃料出口近傍に、空気と燃料の予
混合気を供給するように構成したことを特徴とするガス
タービン燃焼器。
【請求項７】燃焼室の軸心部に配置され、燃料を噴射し
て拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、該前記拡散燃焼器の外
周側に配置され、燃料と空気の混合気を噴出して予混合
燃焼を行う予混合燃焼器とを備えてなるガスタービン燃
焼器において、前記拡散燃焼器と前記予混合燃焼器との間に、燃料と空
気の混合気を噴出する環状の予混合気噴出ノズルを設置
し、該予混合気噴出ノズルの混合気出口端に、前記混合
気に旋回を与える第１の旋回器と該第１の旋回器の外周
側に位置する第２の旋回器を設けると共に、前記第１及
び第２の旋回器から噴出される混合気の旋回方向がそれ
ぞれ同方向になるように、かつ前記第１の旋回器から噴
出される混合気の流量よりも、前記第２の旋回器から噴
出される混合気の流量が多くなるように前記第１及び第
２の旋回器を構成したことを特徴とするガスタービン燃
焼器。
【請求項８】燃焼器の外形を形成する外筒と、該外筒の
内部に設置され、燃焼室を形成する内筒と、該内筒の軸
心部に設置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行う拡散燃
焼器と、該前記拡散燃焼器の外周側に配置され、燃料と
空気の混合気を噴出して予混合燃焼を行う予混合燃焼器
とを備え、前記外筒と内筒との間に空気を流通して燃焼
器を冷却するように構成されたガスタービン燃焼器にお
いて、前記予混合燃焼器から噴出される混合気の流出方向が、
前記内筒の軸心部に向かうように、前記予混合燃焼器の
混合気出口端を形成したことを特徴とするガスタービン
燃焼器。
【請求項９】燃焼器の外形を形成する外筒と、該外筒の
内部に設置され、燃焼室を形成する内筒と、前記内筒に
連結され、前記燃焼室からの燃焼ガスをガスタービンへ
導く尾筒とを有し、前記外筒と内筒との間に空気を流通
せしめて前記燃焼器を冷却するように構成されたガスタ
ービン燃焼器において、前記内筒の軸心部に設置され、燃料を噴射して拡散燃焼
を行う拡散燃焼器と、該拡散燃焼器の外周側に配置され
空気と燃料の混合気を噴出して予混合燃焼を行うと共
に、前記拡散燃焼器の燃料出口端よりもその混合気出口
端が下流側に突出して形成された複数の第１の予混合燃
焼器と、該第１の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、
その混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の
第２の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器と前記第１及び
第２の予混合燃焼器との間に設けられた前記拡散燃焼器
の燃料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給する予混合
気噴出ノズルとを設けると共に、前記第１の予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、か
つ前記内筒もしくは前記尾筒に、前記外筒と内筒との間
に流通する空気を前記燃焼室へ導く空気流通孔と、該空
気流通孔を流通する空気の流量を制御する空気流量制御
弁を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１０】ガスタービン燃焼器の燃焼室軸心部に設
置され、燃料を噴射して拡散燃焼を行う拡散燃焼器と、
該拡散燃焼器の外周側に配置され空気と燃料の混合気を
噴出して予混合燃焼を行う複数の第１の予混合燃焼器
と、該第１の予混合燃焼器の混合気出口端よりも、その
混合気出口端が下流側に突出して形成された複数の第２
の予混合燃焼器と、前記拡散燃焼器と前記第１及び第２
の予混合燃焼器との間に設けられた前記拡散燃焼器の燃
料出口近傍に空気と燃料の混合気を供給する予混合気噴
出ノズルとを備え、前記第１の予混合燃焼器及び第２の予混合燃焼器を、前
記拡散燃焼器の外周側に、円周方向に交互に配置し、か
つ前記ガスタービンの負荷が大きくなるにつれて、前記
予混合気噴出ノズルから、前記第１の予混合燃焼器、第
２の予混合燃焼器の順に燃料を投入して混合気の流量を
増加させるように構成したことを特徴とするガスタービ
ン燃焼器。