JPH11350973A - ガスタービン排ガス利用の追焚燃焼法及びこの追焚燃焼法を利用する追焚バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＴ排ガスをより増熱できると共に燃焼を安
定化させてターンダウン比を大きくすることができ、尚
かつ多量のフレッシュエアを使用せずに燃焼できて、し
かも長い直線状のダクトを不必要にする。 【解決手段】 ガスタービンの排ガスＥに残存する酸素
を利用して追焚燃料Ｆを燃焼させＧＴ排ガスＥを再熱す
るＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法において、燃料供給を一
次と二次に分けると共に、一次燃料Ｆ１の供給量に対し
て完全燃焼を起こす量のフレッシュエアＡを一次燃料Ｆ
１に噴射して一次火炎２を形成して、尚かつ一次燃料Ｆ
１を噴射した後にそれよりも下流の一次火炎２の周りで
二次燃料Ｆ２を噴射すると共に二次燃料Ｆ２の周りで一
次火炎２とほぼ平行にＧＴ排ガスＥを噴射して二次火炎
３を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン排ガ
ス（以下、ＧＴ排ガスと略称する）中に残存する酸素を
利用した燃焼によりＧＴ排ガスの増熱を行うための追焚
燃焼法及びこの方法を利用する追焚バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンで仕事をした後のＧＴ排ガ
スには、まだボイラ用熱源として十分な熱を有している
ことから、そのまま廃棄せずに排熱ボイラに全量供給さ
れて熱源として使用されている。このとき、ＧＴ排ガス
には、酸素が残っているのでこれを利用して追焚きを行
い、ＧＴ排ガスそのものの再熱を図ってより高い熱量の
ＧＴ排ガスとして蒸気発生量を増やすことが行われてい
る。このＧＴ排ガスの追焚きには、ダクトバーナの使用
が主流となっている。このダクトバーナは、ＧＴ排ガス
を排熱ボイラに導くダクトの中にＧＴ排ガスの流れと直
交するように燃料供給管を配置し、ＧＴ排ガスの流れの
下流側へ向けて複数の燃料噴射孔から追焚燃料を噴射す
るように設けられている。この追焚バーナでは、燃料供
給管の噴射孔から燃料を噴射してＧＴ排ガス中の残存し
ている酸素を利用して追焚をするため、ＧＴ排ガスの流
れを整えて一様にするための直管部を必要としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たダクトバーナでは、ＧＴ排ガスのダクト内での偏流を
十分に抑制するには相当の長さの直管部を必要とするこ
とから、場所をとってしまいガスタービンや排熱ボイラ
等の設備の配置に著しく制約を受けてしまう問題を有し
ている。また、充分な直管部を採れない場合には、追焚
燃料とＧＴ排ガスの混合が部分的に不十分となり良好な
燃焼状態が得られず、所望の増熱が図れない場合があ
る。

【０００４】また、ダクトバーナは、単にＧＴ排ガスの
流れの中に燃料を噴射するだけであるため、燃焼が不安
定になり易く、一般に１２〜１６％（ＷＥＴ）程度の酸
素の濃度のＧＴ排ガスでは、その酸素濃度が９％程度に
まで下がるような追焚燃焼しかできず、フレッシュエア
（燃焼に一度も供されていない空気）の補給無しには燃
焼量を大きくできない。このため、追焚燃焼により得ら
れる熱量が不十分となりＧＴ排ガスの十分な増熱を得ら
れない。よって、多量の蒸気を必要とする場合等には対
応することができないという問題がある。

【０００５】また、このダクトバーナではＧＴ排ガスの
量が圧倒的に多くかつ低酸素濃度であるため、極めて過
剰な空気比となってもともと燃焼の安定性が悪いため、
燃焼量を絞る（即ち、ターンダウンする）と燃焼が更に
不安定となることから、ターンダウン比を３〜５：１程
度の小さい値にせざるを得ない。

【０００６】さらに、最近では、排熱ボイラで生成され
た蒸気の余剰分を過熱してガスタービン側へ還流してガ
スタービンの回転数を増加させるチェンサイクルが採用
されることが多い。しかし、このチェンサイクルを使用
した時のＧＴ排ガスの酸素濃度は８％（ＷＥＴ）位まで
下がっていることが多い上に水分量も多い。このため、
このＧＴ排ガス中の残存酸素だけを利用して追焚燃焼を
行うことは難しく、大量のフレッシュエアを混入して酸
素濃度を上げてから追焚燃焼させなければならず、ＧＴ
排ガスの残存酸素を利用した追焚燃焼のメリットが低減
する。即ち、ＧＴ排ガスの増熱のための再熱を少ない追
焚燃料で実現することが難しい。

【０００７】また、ガスタービンの停止時等にも排熱ボ
イラでの蒸気発生量を確保するためには、追焚バーナに
おいてＧＴ排ガスを使用せずにフレッシュエアのみを使
用して通常の拡散燃焼（フレッシュモード燃焼）を行う
必要がある。ところが、ダクトバーナにおいてＧＴ排ガ
スの代わりにフレッシュエアを流すのでは、必要以上の
大量のフレッシュエアを必要としてしまうため、フレッ
シュエアの供給に多量のエネルギを費やして全体の効率
が悪くなってしまう。

【０００８】そこで、本発明は、コンパクトな燃焼設備
の実現が可能なＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法及びこれを
利用する追焚バーナを提供することを目的とする。ま
た、本発明は、ＧＴ排ガスのより一層の増熱が可能なＧ
Ｔ排ガス利用の追焚燃焼法及びこれを利用する追焚バー
ナを提供することを目的とする。また、本発明はターン
ダウン比を大きくすることが可能なＧＴ排ガス利用の追
焚燃焼法及びこれを利用する追焚バーナを提供すること
を目的とする。更に、本発明は、多量の燃焼用空気を使
用せずに追焚燃焼できるＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法及
びこれを利用する追焚バーナを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、ＧＴ排ガスに残存する酸素
を利用して追焚燃料を燃焼させてＧＴ排ガスを再熱する
追焚燃焼法において、追焚燃料を一次燃料と二次燃料の
二段に分けて供給すると共に、一段目の一次燃料に対し
て適正空気比となる量の燃焼用空気を供給して一次火炎
を形成する一方、二段目では一次火炎の周りに二次燃料
を噴射すると共にその二次燃料の噴流の周りにＧＴ排ガ
スを噴射して該ＧＴ排ガス中の残存酸素を使って二次燃
料を完全燃焼させるようにしている。

【００１０】したがって、一段目では一次燃料が適正空
気比の下で完全燃焼する。そして、二段目で供給される
二次燃料がその周りから噴射される多量のＧＴ排ガス中
の残存酸素を利用して完全燃焼する。このとき、一次燃
料は適正空気比で燃焼するため多量のＮＯｘの発生を伴
うが、二次燃料との接触によってそのＮＯｘが還元され
るため一次燃焼で発生したＮＯｘは低減される。他方、
二次燃料は多量のＧＴ排ガス中に残存する低濃度の酸素
を利用して超過剰空気比の下で完全燃焼するため、ＮＯ
ｘの発生量は少ない。また、一段目及び二段目の燃焼に
おいてそれぞれ完全燃焼を行っているので、ＣＯの発生
を抑制することもできる。しかして、全体としてＮＯｘ
の発生量を低く抑えつつ得られた発熱量を以てＧＴ排ガ
スの再熱が図られる。

【００１１】しかも、一次燃料に対しては完全燃焼を起
こす適正空気比のフレッシュエアが供給されるため、安
定燃焼する一次火炎が保炎源として機能し、二段目で低
酸素濃度のＧＴ排ガスが圧倒的多量に供給されて超過剰
空気状態となっても二次燃料が安定的にかつ完全燃焼
し、更にターンダウン幅を大きくしても燃焼の安定性は
損なわれない。

【００１２】また、追焚燃料の噴射量を増やして発生熱
量の増加を図る場合にも、フレッシュエアを使った一次
火炎が保炎源となるためＧＴ排ガスを利用した安定的な
燃焼が可能となり、ＧＴ排ガスの酸素濃度をより低くす
る追焚燃焼を実現する。

【００１３】さらに、良く混合されたフレッシュエアと
追焚燃料の一部（一次燃料）とで形成された一次火炎の
周りから残りの追焚燃料（二次燃料）とＧＴ排ガスの全
量とを噴出するようにしているので、これらの混合がＧ
Ｔ排ガスの偏流による影響等を受けたとしても二次燃焼
を不安定にすることはない。

【００１４】また、請求項２記載の発明は、ＧＴ排ガス
に残存する酸素を利用して追焚燃料を燃焼させＧＴ排ガ
スを再熱する追焚燃焼法において、ＧＴ排ガスが導入さ
れる燃焼空間の上流側に配置された小燃焼域に追焚燃料
とこの追焚燃料に対して理論空気量未満の燃焼用空気と
を供給して不完全燃焼させた後、ＧＴ排ガスの一部を小
燃焼域に導入して不完全燃焼炎の周りから火炎に向けて
噴射しその中の残存酸素で不足分の酸素を補って未燃分
を燃焼させ全体として完全燃焼させる一方、小燃焼域か
ら燃焼空間内へ噴出される火炎とほぼ平行にＧＴ排ガス
の残部を燃焼空間へ噴射して燃焼ガスの熱で残部のＧＴ
排ガスを再熱するようにしている。

【００１５】したがって、理論空気量未満のフレッシュ
エアと追焚燃料の全量とで不完全燃焼を起こすためＮＯ
ｘの発生は少ないものの未燃分の発生を伴うが、その下
流でＧＴ排ガスの一部が供給されてその中の残存酸素で
不足分の酸素が補われるため未燃分が燃焼して全体とし
て完全燃焼する。そして、この火炎の周りに残りのＧＴ
排ガスが軸流方向へ噴射されるので、ＧＴ排ガスの残り
が加熱されかつ燃焼ガスとの混合により増熱される。

【００１６】また、小燃焼域内で理論空気量未満のフレ
ッシュエアとその不足分の酸素をＧＴ排ガスの一部の中
の残存酸素で補って追焚燃料を完全燃焼させるので、Ｇ
Ｔ排ガスの酸素濃度や量等に左右されず安定燃焼を可能
として、ターンダウン比を大きくすることができると共
にＧＴ排ガスの酸素濃度を遙かに低濃度（例えば３％程
度）まで下げる追焚燃焼を可能にし、追焚き量を増やし
てＧＴ排ガスの増熱を図ることができる。

【００１７】更に、ＧＴ排ガス以外に燃焼用空気を使用
しているので、ＧＴ排ガスのみで燃焼を行う場合よりも
酸素濃度を高くすることができ、ＧＴ排ガスの酸素濃度
が低くとも問題とならず、通常よりも一層酸素濃度が低
いＧＴ排ガス例えばチェンサイクルのＧＴ排ガスを利用
する場合でも容易に燃焼を行うことができる。

【００１８】一方、請求項３記載のＧＴ排ガス利用の追
焚バーナは、追焚燃料を一次燃料と二次燃料の二段に分
けて供給する燃料供給系と、一次燃料に対して適正空気
比となる量の燃焼用空気をバーナスロートへ供給する燃
焼用空気供給系と、バーナスロート内で一次燃料を噴射
する一次燃料ノズルと、一次燃料ノズルよりも下流側で
一次火炎の周りに二次燃料を噴射する二次燃料ノズル
と、二次燃料ノズルの周りから追焚ボイラの燃焼室内へ
一次火炎とほぼ平行にガスタービン排ガスを噴射する排
ガスノズルとを備え、二次燃料をガスタービン排ガス中
の残存酸素を使って完全燃焼させ一次火炎と相俟ってガ
スタービン排ガスを再熱するようにしている。

【００１９】したがって、一次燃料に対して適正空気比
となる量のフレッシュエアで完全燃焼する安定火炎を保
炎源としてその周りに噴射される二次燃料とＧＴ排ガス
中の残存酸素との拡散燃焼を安定化させる。即ち、請求
項１記載の追焚燃焼が実現される。

【００２０】しかも、排ガスノズルを一次火炎の周りに
一次火炎とほぼ平行に噴射軸を向けて設置しているの
で、一次火炎を保炎する一次燃焼筒を設けなくても一次
火炎の保炎を確保することができる。よって、燃焼が安
定化することによりターンダウン比を大きくすることが
できる。

【００２１】さらに、一次燃料と適正空気比のフレッシ
ュエアとにより形成された一次火炎の周りから火炎と平
行に排ガスノズルからＧＴ排ガスを噴射するようにして
いるので、ＧＴ排ガスに対しある程度整流が行なわれて
偏流の影響が除かれると共に燃焼ガスとＧＴ排ガスとの
混合も良好である。

【００２２】また、請求項４記載のＧＴ排ガス利用の追
焚バーナは、ガスタービン排ガスが導入される燃焼用空
間を形成しかつその上流側に小燃焼域を形成する一次燃
焼筒を配置したバーナ本体と、一次燃焼筒内へ追焚燃料
を噴射する燃料ノズルと、追焚燃料に対して理論空気量
未満の燃焼用空気を噴射する燃焼用空気供給系と、一次
燃焼筒の周壁に形成されてガスタービン排ガスを当該一
次燃焼筒内へ導入する一次排ガスノズルと、燃焼空間内
へ火炎とほぼ平行にガスタービン排ガスの残部を噴射す
る二次排ガスノズルとを備え、一次燃焼筒内で理論空気
量以下の量の燃焼用空気とガスタービン排ガスの一部を
使って部分燃焼させると共にこの燃焼ガスの熱で残部の
ガスタービン排ガスを再熱するようにしている。

【００２３】したがって、一次燃焼筒内において、まず
理論空気量未満のフレッシュエアと追焚燃料の全量とで
燃焼した後にその下流でＧＴ排ガスの一部が供給されて
その中の残存酸素で不足分の酸素が補われて未燃分が燃
焼して全体として完全燃焼する部分燃焼を行う。そし
て、この一次燃焼筒から燃焼用空間へ噴射される火炎の
周りに残りのＧＴ排ガスが火炎と平行に燃焼用空間内へ
噴射されて加熱される。即ち、請求項２記載の追焚燃焼
が実現される。

【００２４】しかも、一次排ガスノズルによりＧＴ排ガ
スの一部が一次燃焼筒内の火炎及び燃焼ガスの流れに向
けて噴射されるので、ＧＴ排ガスと火炎中の未燃分とが
急速に混合されて完全燃焼される。また、理論空気量未
満のフレッシュエアとガスタービン排ガスの一部を使っ
て形成される火炎は一次燃焼筒により保炎されるので、
安定燃焼し、ターンダウン比も大きくすることができ
る。

【００２５】さらに、一次燃焼筒内で追焚燃料が理論空
気量未満のフレッシュエアとＧＴ排ガスの一部に含まれ
る残存酸素とによる部分燃焼で火炎を形成し、一次燃焼
筒から噴射される火炎に対してその周の二次排ガスノズ
ルからＧＴ排ガスの残りが噴射されるようにしているの
で、ＧＴ排ガスをある程度整流して噴射できると共に噴
射後のＧＴ排ガスと一次燃焼筒からの燃焼ガスとの混合
を良好にできる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１に本
発明のＧＴ排ガス利用の追焚バーナの一実施形態を示
し、この追焚バーナに基づいてＧＴ排ガス利用の追焚燃
焼法の原理を説明する。このＧＴ排ガス利用の追焚バー
ナ１は、ＧＴ排ガスに残存する酸素を利用して追焚燃料
を燃焼させてＧＴ排ガスそのものを再熱するもので、追
焚燃料Ｆを一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２の二段に分けて
供給する燃料供給系１２と、一次燃料Ｆ１に対して適正
空気比となる量の燃焼用空気Ａをバーナスロート５へ供
給する燃焼用空気供給系１５と、バーナスロート内で一
次燃料Ｆ１を噴射する一次燃料ノズル１０と、一次燃料
ノズル１０よりも下流側で一次火炎２の周りに二次燃料
Ｆ２を噴射する二次燃料ノズル１１と、二次燃料ノズル
１１の周りから追焚ボイラの燃焼室あるいはダクト内に
形成された燃焼室１８内へ一次火炎２とほぼ平行にＧＴ
排ガスＥを噴射する排ガスノズル７とを備え、二次燃料
Ｆ２をＧＴ排ガスＥ中の残存酸素を使って完全燃焼さ
せ、このとき発生した二次火炎３と一次火炎２とでＧＴ
排ガスＥを再熱するようにしている。

【００２７】この追焚バーナ１はバーナタイルフロント
面８を例えば排熱ボイラ９の内部に露出させるようにし
て排熱ボイラ９に取り付けられている。これにより、追
焚バーナ１そのものに燃焼室を設けずに排熱ボイラ９の
燃焼室１８等を兼用することができるので、追焚バーナ
１に専用の燃焼室や一次燃焼筒等を設置する必要が無く
追焚バーナ１の構造を簡易化することができる。このた
め、燃焼室や一次燃焼筒等の耐火材の寿命により施工を
行う必要が無いので、追焚バーナ１の維持費を削減する
ことができる。

【００２８】一次燃料ノズル１０は、バーナスロート５
の中央部に配置されると共に、バーナスロート５から噴
出される燃焼用空気Ａに一次燃料Ｆ１を噴射するように
設けられている。一次燃料ノズル１０の先端に形成され
た複数の噴射孔は、一次燃料Ｆ１の噴射軸を斜め前方に
拡がるように開口されている。これにより、一次燃料Ｆ
１は噴射孔から燃焼用空気Ａに向けて外向きに噴射され
る。さらに、一次燃料ノズル１０は一次燃料供給管１２
によりバーナケーシング１３の外部に接続されて一次燃
料Ｆ１の供給を受ける。

【００２９】二次燃料ノズル１１は、一次燃料ノズル１
０よりも下流側の一次火炎２の周りに設置されて一次火
炎２に向けて二次燃料Ｆ２を噴射するように噴射孔が開
口されている。この二次燃料ノズル１１は、バーナタイ
ル１４を貫通するようにしてバーナスロート５の周囲に
１本以上好ましくは２〜４本が配置されている。例えば
本実施形態の場合、４本の二次燃料ノズル１１がバーナ
スロート５と同心状に等間隔で配置されている。本実施
形態ではバーナスロート５をバーナタイルフロント面８
よりも燃焼用空気Ａの上流側に窪ませて形成して、その
バーナスロート５の周囲に二次燃料ノズル１１を配置し
ている。このため、二次燃料ノズル１１は、バーナタイ
ルフロント面８よりも燃焼用空気Ａの上流側に窪んだ位
置で排熱ボイラ９内に二次燃料Ｆ２を噴射する。二次燃
料ノズル１１の先端の噴射孔は、一次火炎２に向けて二
次燃料Ｆ２を噴射し、一次火炎２中に発生したＮＯｘを
還元した後に周囲を流れるＧＴ排ガスＥに残存する酸素
によって二次火炎３を形成するようにやや内向きに設定
されている。本実施形態では二次燃料ノズル１１の噴射
孔を内向きに形成しているが、これには限られず噴射孔
を燃焼用空気Ａの噴射軸と平行としたり、または外向き
に形成しても良い。また、二次燃料ノズル１１とバーナ
タイル１４との間には僅かな隙間１６が設けられ、燃焼
用空気Ａの一部例えば数％を流すことによって二次燃料
ノズル１１を冷却するように設けられている。

【００３０】一次燃料ノズル１０と二次燃料ノズル１１
とはバーナケーシング１３の外部のヘッダ（図示省略）
などに連結されて図示していない燃料供給源に接続され
ている。そして、燃料供給源から供給される燃料Ｆが所
定の分配比に応じて一次燃料ノズル１０と二次燃料ノズ
ル１１とに分配されてそれぞれ噴射される。本実施形態
では、一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２の噴射量をいずれも
全燃料Ｆに対して５０容量％に成るようにしている。

【００３１】バーナケーシング１３にはエアダンパ１７
を備えエアインレットを介して燃焼用空気供給系１５が
接続されている。そして、バーナケーシング１３の内部
では、燃焼用空気Ａがガイド筒２１の外部で二次燃料ノ
ズル１１に沿ってこれを冷却しながら排熱ボイラ９側に
流れる。さらに、この燃焼用空気Ａはスワラ１９により
旋回されてバーナスロート５に送り込まれる。この燃焼
用空気Ａは、一次燃料ノズル１０の周囲に設置されたス
ワラ２０によって旋回されてバーナスロート５から排熱
ボイラ９の燃焼室１８内へ噴射される。ここで、燃焼用
空気供給系１５から供給されるフレッシュエアＡは一次
燃料Ｆ１に対して適正空気比となる量である。

【００３２】さらに、二次燃料供給管１５の外周部に
は、ＧＴ排ガスＥを取り込んで整流するＧＴ排ガス風箱
４が設けられている。このＧＴ排ガス風箱４は排熱ボイ
ラ９側の端面をバーナタイルフロント面８と面一にして
排熱ボイラ９に露出すると共に高温のＧＴ排ガスＥを取
り込むため、耐火材２８により形成されている。このＧ
Ｔ排ガス風箱４には、ＧＴ排ガスＥを取り込む取込口２
２と、一次火炎２の周りにＧＴ排ガスＥを噴出する排ガ
スノズル７とが設けられている。取込口２２にはガスタ
ービン設備からＧＴ排ガスＥが供給されるダクト（図示
せず）が接続されている。

【００３３】排ガスノズル７は、一次火炎２とほぼ平行
にＧＴ排ガスＥを噴射して二次火炎３を形成するもので
あり、一次燃料ノズル１０よりも下流側の一次火炎２の
周りに一次火炎２とほぼ平行に噴射軸を向けて設置され
ている。本実施形態では、排ガスノズル７は、バーナス
ロート５の外周部の耐火材２８を貫通してＧＴ排ガス風
箱４の内部と排熱ボイラ９とを連通する複数の透孔から
成る。この透孔は、バーナスロート５の噴射軸と平行に
形成されると共に、バーナスロート５を中心に同心状に
形成されている。

【００３４】尚、本実施形態では、バーナスロート５を
バーナタイルフロント面８よりも燃焼用空気Ａの上流側
に窪んだ位置に形成しているので、排ガスノズル７は一
次燃料ノズル１０よりも下流に位置すると共に一次火炎
２の周りに一次火炎２とほぼ平行に噴射軸を向けて設置
されることになる。このため、ＧＴ排ガスＥは一次火炎
２の側方で一次火炎２にほぼ平行に軸噴流として噴出さ
れるので、ＧＴ排ガスＥが一次火炎２に向けて直接噴出
することを防止して一次火炎２の保炎性を確保すること
ができる。同時に、排ガスノズル７で流速が上げられた
ＧＴ排ガスＥの噴流は一次及び二次の燃焼ガスとの混合
をより良好なものとする。これにより、一次火炎２の保
炎を図るための一次燃焼筒を設ける必要が無いので、追
焚バーナ１の構造を簡易化することができる。しかも、
火炎２，３の熱的な影響はバーナタイル１４のみに与え
られるので、バーナタイル１４以外での耐火材の寿命を
長期化することができる。

【００３５】以上のように構成されたＧＴ排ガス利用の
追焚バーナ１によれば、次のようにしてＧＴ排ガスＥを
利用した追焚燃焼を行うことができる。

【００３６】この追焚バーナは、燃料Ｆを一次燃料Ｆ１
と二次燃料Ｆ２との二段階に分けて各燃料ノズル１０，
１１から供給し、さらに一段目の一次燃料Ｆ１に対して
は酸化剤としてフレッシュエアＡをバーナスロート５か
ら供給し、二段目の二次燃料Ｆ２に対しては酸化剤とし
てＧＴ排ガスＥの全量を排ガスノズル７から供給して二
段燃焼させるようにしている。

【００３７】一段目の一次燃焼では、一次燃料Ｆ１とこ
れに対して適正空気比となる量のフレッシュエアＡを噴
射して一次火炎２を形成するように設けられている。適
正空気比（ｍ）は、通常、ガス燃料の場合には１．１〜
１．２、オイル燃料の場合には１．１〜１．３程度とさ
れている。本実施形態の場合、一次燃料Ｆ１と二次燃料
Ｆ２の分配に関して特に限定を受けるものではないが、
例えば一次燃料Ｆ１を５０容量％、二次燃料Ｆ２を５０
容量％に設定した場合には、フレッシュエアＡの量は供
給追焚燃料Ｆの全量に対して空気比を例えばｍ＝０．６
とする。この場合、フレッシュエアＡの一次燃料Ｆ１に
対する空気比は、適正空気比のｍ＝１．２に相当するの
で、一次燃料Ｆ１はこのフレッシュエアＡにより完全燃
焼し、ＣＯ等を発生せずに安定的に燃焼させて一次火炎
２を形成することができる。

【００３８】また二段目では、二次燃料ノズル１１から
二次燃料Ｆ２が一次火炎２に向けてあるいは一次火炎２
に平行に噴射される。これにより、一次火炎２の周囲で
還元燃焼が成されるので、一次燃焼で発生したＮＯｘを
還元して減少させることができる。そして、二次燃料Ｆ
２の更に外側の排ガスノズル７からはＧＴ排ガスＥが噴
出される。これにより、ＧＴ排ガスＥに含まれる低濃度
の酸素を利用して二次燃料Ｆ２が完全燃焼される。ＧＴ
排ガスＥは一次火炎２とほぼ平行に噴射しているので、
一次火炎２を保炎しながらその周囲に二次火炎３を形成
することができる。

【００３９】ここで、本実施形態ではフレッシュエアＡ
の供給燃料Ｆの全量に対する空気比をｍ＝０．６として
いるが、これには特に限られない。追焚燃焼の効率を良
くするためフレッシュエアの量はできるだけ少なくする
ことが好ましいが、あまり少な過ぎて理論空気量に近づ
けば不完全燃焼によるＣＯ等の発生を伴うことから、全
量の追焚燃料Ｆに対する空気比として例えばｍ＝０．５
〜０．６程度の範囲（一次燃料Ｆ１に対する空気比では
ｍ＝１〜１．２に相当）、より好ましくは０．５５〜
０．６（一次燃料Ｆ１に対する空気比ではｍ＝１．１〜
１．２に相当）程度にしても良い。尚、フレッシュエア
の一部（通常数％程度）が二次燃料ノズルの冷却用空気
として使用される場合が一般的であり、実質的には全量
のフレッシュエアと一次燃料Ｆ１とが混合されていると
は言えないが、その量は無視できる程度のもので実質的
に適正空気比に影響を与えるものではない。

【００４０】また、一次燃料Ｆ１と二次燃料Ｆ２の分配
比を５０：５０以外の比率、例えば７０：３０〜３０：
７０の範囲にした場合でも、フレッシュエアＡの一次燃
料Ｆ１に対する空気比がｍ＝１〜１．２程度、好ましく
はｍ＝１．２に相当するようにフレッシュエアＡの供給
量を設定する。これにより、一次燃料Ｆ１はフレッシュ
エアＡにより一次火炎２を形成して完全燃焼することが
できる。

【００４１】上述したＧＴ排ガス利用の追焚バーナ１に
よれば、一次燃料は適正空気比で燃焼するため安定的な
燃焼と共に多量のＮＯｘの発生を伴うが、二次燃料との
接触によってそのＮＯｘが還元されるため一次燃焼で発
生したＮＯｘは低減される。他方、二次燃料は多量のＧ
Ｔ排ガス中に残存する低濃度の酸素を利用して超過剰空
気比の下で完全燃焼するため、ＮＯｘの発生量は少な
い。また、一段目及び二段目の燃焼においてそれぞれ完
全燃焼を行っているので、ＣＯの発生を抑制することも
できる。しかして、全体としてＮＯｘの発生量を低く抑
えつつ得られた発熱量を以てＧＴ排ガスの再熱が図られ
る。

【００４２】しかも、適正空気比の下で安定的に完全燃
焼する一次火炎の周りに二次燃料と一次火炎とほぼ平行
なＧＴ排ガスとを噴射して二次燃焼を行わせるようにし
ているので、一次火炎を保炎する一次燃焼筒を設けなく
ても、一次火炎が保炎源として機能し、二段目で低酸素
濃度のＧＴ排ガスが圧倒的多量に供給されて超過剰空気
状態となっても二次燃料が安定的にかつ完全燃焼し、更
にターンダウン幅を大きくしても燃焼の安定性は損なわ
れない。具体的にはターンダウン比を、ガス燃料を使用
した場合は１０：１程度、液体燃料を使用した場合は
８：１程度に向上させることができた。

【００４３】また、チェンサイクルを使用したＧＴから
のＧＴ排ガスを利用する場合でも、安定した一次火炎２
の存在によりＧＴ排ガスの酸素を利用して二次燃料Ｆ２
を容易に燃焼させることができる。

【００４４】また、追焚燃料の噴射量を増やして発生熱
量の増加を図る場合にも、フレッシュエアを使った一次
火炎が保炎源となるためＧＴ排ガスを利用した安定的な
燃焼が可能となり、ＧＴ排ガスの酸素濃度をより低くす
る追焚燃焼を実現する。よって、排熱ボイラ９での蒸気
発生量を増大することができ、多量の蒸気を必要とする
場合等でも容易に対応することができる。

【００４５】さらに、良く混合されたフレッシュエアと
追焚燃料の一部（一次燃料）とで形成された一次火炎の
周りから残りの追焚燃料（二次燃料）とＧＴ排ガスの全
量とを噴出するようにしているので、これらの混合がＧ
Ｔ排ガスの偏流による影響等を受けたとしても二次燃焼
を不安定にすることはない。したがって、ＧＴ排ガスＥ
を一旦風箱４に側方から入れてある程度の整流を行って
から一次火炎２と平行に噴射することができ、ガスター
ビン設備から追焚バーナ１までのＧＴ排ガスＥのダクト
（図示せず）を折り曲げた形状にしても偏流の影響を抑
制することができる。このため、ガスタービン設備や追
焚バーナ１の配置の自由度を高くすることができる。

【００４６】ところで、トラブル等によるガスタービン
設備の停止時に排熱ボイラ９での蒸気発生量を確保する
ために追焚バーナ１にフレッシュエアのみを供給してフ
レッシュモード燃焼を行うことが必要となる場合があ
る。この場合、バーナスロート５からは全供給燃料Ｆに
対して空気比が例えばｍ＝１．１５となる量のフレッシ
ュエアＡを噴射すると共に、各燃料ノズル１０，１１か
らは燃料Ｆの全供給量に対する５０容量％ずつの燃料Ｆ
１，Ｆ２を噴射するようにする。このフレッシュモード
燃焼は、既知の低ＮＯｘバーナと同様の二段燃料燃焼の
原理により行われる。このため、一次燃焼では超過剰空
気燃焼となるのでＮＯｘの発生を抑制することができ
る。そして、二次燃焼では一次燃焼での燃焼ガスを利用
して二次燃料Ｆ２の完全燃焼を行うことができるので、
ＣＯの発生を抑制することができる。

【００４７】上述した追焚バーナ１を使用してフレッシ
ュモード燃焼を行った場合は、燃料Ｆとして１３Ａガス
を使用したときに燃焼ガスの酸素の含有率を５％としＮ
Ｏｘの含有率を６０ｐｐｍ以下とすることができた。同
様に、燃料ＦとしてＡ重油（Ｎ＝０．０３重量％）を使
用したときに燃焼ガスの酸素の含有率を４％としＮＯｘ
の含有率を８０ｐｐｍ以下とすることができた。

【００４８】よって、フレッシュモード燃焼を行うとき
に空気比をｍ＝１．１５程度に抑えることができるの
で、フレッシュエアの供給を含めた燃焼の効率をダクト
バーナよりも良好にすることができる。

【００４９】図２に、本発明の他の実施形態を示す。こ
の実施形態は、ＧＴ排ガスを二段階に分けて噴射する追
焚燃焼法を実現する追焚バーナ１の一例を示すものであ
る。

【００５０】この追焚バーナ１は、ＧＴ排ガスＥが導入
される燃焼用空間２７を形成しかつその上流側に小燃焼
域３３を形成する一次燃焼筒２３を配置したバーナ本体
３０と、一次燃焼筒２３内へ追焚燃料Ｆを噴射する燃料
ノズル６と、追焚燃料Ｆに対して理論空気量未満の燃焼
用空気Ａを噴射する燃焼用空気供給系１５と、一次燃焼
筒２３の周壁に形成されてＧＴ排ガスを当該一次燃焼筒
２３内へ導入する一次排ガスノズル２４と、燃焼空間２
７内へ火炎２９とほぼ平行にＧＴ排ガスＥの残部を噴射
する二次排ガスノズル２６とを備え、一次燃焼筒２３内
で理論空気量未満の燃焼用空気ＡとＧＴ排ガスＥの一部
を使って部分燃焼させると共にこの燃焼ガス・火炎２９
の熱で残りのＧＴ排ガスＥを再熱するようにしている。

【００５１】そして、この追焚バーナ１は、排熱ボイラ
９に開口して設置されて内部で燃焼が行われる燃焼空間
２７を有している。この燃焼空間２７の上流側には、小
燃焼域３３を形成する一次燃焼筒２３と、その周囲でＧ
Ｔ排ガスＥの整流を行う排ガス風箱４とが設けられてい
る。一次燃焼筒２３には、フレッシュエアを噴出するエ
アスロート３１及び追焚燃料を噴射する燃料ノズル６を
備え、内部で火炎２９が形成されるようにしている。ま
た、排ガス風箱４はＧＴ排ガスＥを取り込んで整流して
燃焼空間２７に送り出す。ここで、火炎２９はその周囲
を一次燃焼筒２３で保護されているので、排ガス風箱４
に導入されるＧＴ排ガスＥによって火炎２９が吹き飛ば
されることもない。

【００５２】一次燃焼筒２３の周壁には、一次排ガスＥ
１が排ガス風箱４から一次燃焼筒２３の内側に流入する
ための複数の透孔から成る一次排ガスノズル２４が形成
されている。各一次排ガスノズル２４は、噴射軸が斜め
前方を向くように形成されている。そして、一次排ガス
Ｅ１が排ガス風箱４から一次排ガスノズル２４を通って
一次燃焼筒２３の内側に入り込んで火炎２９に向けて噴
射する。このため、ＧＴ排ガスＥ中の酸素が火炎２９に
供給され、エアスロート３１から噴出されるフレッシュ
エアだけでは不足する酸素を補って未燃分を完全燃焼さ
せ、ＣＯの発生を抑制するようにしている。

【００５３】さらに、一次排ガスノズル２４よりも下流
側の火炎２の周りに二次排ガスノズル２６が設置されて
いる。本実施形態では、二次排ガスノズル２６は、一次
燃焼筒２３の先端部の周囲に設けられた排ガス風箱４の
前壁２５に設置されて、一次燃焼筒２３と同心状に配置
された複数の透孔から成る。この二次排ガスノズル２６
は、その噴射軸を一次燃焼筒２３から噴出される火炎２
９と平行に成るように形成されている。このため、二次
排ガスＥ２は二次排ガスノズル２６から火炎２９の周囲
にこれと平行に噴射される。本実施形態では二次排ガス
ノズル２６を噴射軸が燃料Ｆの噴射軸に平行に成るよう
に形成しているが、これには限られず噴射軸が燃料Ｆの
噴射軸に対して僅かに内向きまたは外向きに成るように
形成しても良い。

【００５４】一方、一次燃焼筒２３内に追焚燃料Ｆを吹
き込む燃料ノズル６は、アトマイザを備えたものとして
いる。このため、フレッシュエアＡと燃料Ｆとの混合を
良好に行うことができる。尚、図中の符号３２は耐火ブ
ロックである。

【００５５】以上のように構成されたＧＴ排ガス利用の
追焚バーナ１によれば、次のようにしてＧＴ排ガスＥを
利用した燃焼を行うことができる。

【００５６】この追焚バーナ１は一次燃焼筒２３で区画
された小焼燃焼域３３に全ての追焚燃料Ｆとこれに対し
理論空気量未満となるフレッシュエアＡとが供給される
と共に、風箱４内にＧＴ排ガスＥが導入される。例え
ば、追焚燃料Ｆとこれに対して空気比でｍ＝０．７とな
る量のフレッシュエアＡとが一次燃焼筒２３内に噴射さ
れる。このため、一次燃焼筒２３内に噴射された理論空
気量未満のフレッシュエアＡと追焚燃料Ｆの全量とが、
まず不完全燃焼し、その下流でＧＴ排ガスの一部（一次
排ガスＥ１）が供給されてその中の残存酸素で不足分の
酸素が補われて未燃分が燃焼して全体として完全燃焼す
る部分燃焼を行う。そして、この一次燃焼筒２３から燃
焼用空間２７へ噴射される火炎２９の周りに残りのＧＴ
排ガス（二次排ガスＥ２）が火炎２９と平行に燃焼用空
間２７内へ二次排ガスノズル２６から噴射され、火炎２
９で加熱されかつ燃焼ガスとの混合により増熱される。

【００５７】また、この追焚バーナ１によれば、フレッ
シュモード燃焼を行うこともできる。この場合は、フレ
ッシュエアＡを空気比がｍ＝１．５以上の噴射量とする
ことが望ましい。これにより、ＧＴ排ガスの噴射が無く
てもＣＯの発生を抑制しながら燃焼を行うことができ
る。なお、この追焚バーナ１によりフレッシュモード燃
焼を行う際は、ＮＯｘの発生を抑制するためにスチーム
インジェクション等のＮＯｘ低減設備を施すことが好ま
しい。

【００５８】上述したＧＴ排ガス利用の追焚バーナ１に
よれば、一次燃焼筒２３内においては、部分燃焼のため
ＮＯｘの発生が少ない上に、上流側での不完全燃焼で発
生した未燃分が下流でのＧＴ排ガスの導入による酸素補
給により燃焼して全体として完全燃焼するためＣＯ等の
排出も抑制できる。特に、ＧＴ排ガスＥの一部（一次排
ガスＥ１）を一次燃焼筒２３の周面の一次排ガスノズル
２４から一次燃焼筒２３内の小燃焼域３３内へ噴きだし
火炎２９に向けて噴きつける場合には、ＧＴ排ガスと火
炎２９中の未燃分とが急速に混合されて不足分の酸素が
補われるため、ＣＯの発生を例えば５０ｐｐｍ以下に抑
制することができる。

【００５９】また、小燃焼域３３内で理論空気量未満の
フレッシュエアとその不足分の酸素をＧＴ排ガスの一部
Ｅ１の中の残存酸素で補って追焚燃料を完全燃焼させる
ので、ＧＴ排ガスの酸素濃度や量等に左右されず安定燃
焼を可能として、ターンダウン比を大きくすることがで
きると共にＧＴ排ガスの酸素濃度を遙かに低濃度（例え
ば３％程度）まで下げる追焚燃焼を可能にし、追焚き量
を増やしてＧＴ排ガスの増熱を図ることができる。しか
も、また、理論空気量未満のフレッシュエアとガスター
ビン排ガスの一部を使って形成される火炎２９は一次燃
焼筒２３により保炎されるので、安定燃焼し、ターンダ
ウン比も大きくすることができる。具体的にはターンダ
ウン比を、ガス燃料を使用した場合は１０：１程度、液
体燃料を使用した場合は８：１程度に向上させることが
できた。

【００６０】また、ＧＴ排ガスＥを一旦風箱４に導入
し、一次燃焼筒２３の周囲である程度の整流を行ってか
ら一次燃焼筒２３内及び燃焼空間２７へそれぞれ噴射す
ることができるので、ガスタービン設備から追焚バーナ
までのＧＴ排ガスのダクトを折り曲げたコンパクトな配
置にしても偏流の影響を抑制することができる。

【００６１】更に、一次燃焼筒から噴射される火炎の周
りの二次排ガスノズルからＧＴ排ガスの残りが噴射され
るようにしているので、ＧＴ排ガスをある程度整流して
噴射できると共に噴射後のＧＴ排ガスと一次燃焼筒から
の燃焼ガスとの混合を良好にできる。

【００６２】更に、ＧＴ排ガス以外に燃焼用空気を使用
しているので、ＧＴ排ガスのみで燃焼を行う場合よりも
酸素濃度を高くすることができ、ＧＴ排ガスの酸素濃度
が低くとも問題とならず、通常よりも一層酸素濃度が低
いＧＴ排ガス例えばチェンサイクルのＧＴ排ガスを利用
する場合でも容易に燃焼を行うことができる。

【００６３】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば図２に示す実施形態ではバーナ本体３０内
の燃焼空間２７で燃焼を行うようにしているが、これに
は限られず燃焼空間２７を短縮化して排ガス風箱４の前
壁２５及び一次燃焼筒２３を直接排熱ボイラ９に露出す
るようにしても良い。この場合、二次火炎３の燃焼室と
排熱ボイラ９とを兼用することができるので、バーナ設
備の簡易化を図ることができる。

【００６４】さらに、上述したいずれの実施形態でもＧ
Ｔ排ガス利用の追焚バーナ１を排熱ボイラ９に直接設置
しているが、これには限られずＧＴから排熱ボイラ９ま
でのダクト中に設けるようにしても良い。この場合、追
焚バーナ１の下流側のダクトの内部に耐火壁か水冷壁を
設けるようにする。これによっても、燃焼量を増大する
ことができると共に安定した燃焼によってＧＴ排ガスＥ
を再加熱してターンダウン比を大きくできる等の上述し
た各実施形態の追焚バーナ１と同様の効果を奏すること
ができる。

【００６５】また、上述したいずれの実施形態でも追焚
バーナ１により再加熱されたＧＴ排ガスを排熱ボイラ９
で利用しているが、これには限られずこのＧＴ排ガスを
他の設備で利用するようにしても良い。この場合も、燃
焼量を増大することができると共に安定した燃焼によっ
てＧＴ排ガスＥを再加熱してターンダウン比を大きくで
きる等の上述した各実施形態の追焚バーナ１と同様の効
果を奏することができる。

【００６６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の請求項１記載のＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法によれ
ば、全体としてＮＯｘとＣＯの発生を抑制しつつ、ＧＴ
排ガスの再熱を可能とする。しかも、適正空気比の下で
フレッシュエアによって安定燃焼する一次火炎が保炎源
として機能するため、低酸素濃度のＧＴ排ガスが圧倒的
多量に供給されて超過剰空気状態となっても二次燃料が
安定燃焼するし、ターンダウン幅を大きくしても燃焼の
安定性は損なわれない。しかも、燃焼が安定化すること
により、ダクトバーナでは燃焼が極めて困難なチェンサ
イクルを使用したＧＴからのＧＴ排ガスを利用する場合
でも容易に燃焼を行うことができる。

【００６７】また、追焚燃料の噴射量を増やして発生熱
量の増加を図る場合にも、フレッシュエアを使った一次
火炎を保炎源としてＧＴ排ガスを利用した安定的な燃焼
を可能とし、ＧＴ排ガスの酸素濃度をより低くする追焚
燃焼を実現する。依って、ＧＴ排ガスの一層の増熱が容
易に可能となり、多量の蒸気を必要とする場合等でも容
易に対応することができる。

【００６８】さらに、一次火炎の周りからＧＴ排ガスを
噴出するようにしているので、ＧＴ排ガスの偏流の影響
を抑制するための直管部を必要とせず、コンパクト化で
きる。

【００６９】更に、請求項２記載の発明のＧＴ排ガス利
用の追焚燃焼法によれば、小燃焼域内で理論空気量未満
のフレッシュエアとその不足分の酸素をＧＴ排ガスの一
部の中の残存酸素で補って追焚燃料を部分燃焼によって
完全燃焼させるので、ＮＯｘとＣＯの発生を抑制しつつ
ＧＴ排ガスの再熱を可能にできる。しかも、小燃焼域で
形成される火炎がＧＴ排ガスの噴流から保護されて安定
燃焼するため、ＧＴ排ガスの酸素濃度や量等に左右され
ずに再熱可能であると共にターンダウン比を大きくする
ことができる。したがって、ＧＴ排ガスの酸素濃度を遙
かに低濃度（例えば３％程度）まで下げる追焚燃焼を可
能にし、追焚き量を増やしてＧＴ排ガスの増熱を図るこ
とができる。火炎の周りから火炎に向けてＧＴ排ガスの
一部を噴射することによりＧＴ排ガスと燃料の混合を十
分に行って追焚燃焼に不足している分の酸素を補うよう
にしているので、追焚燃焼後のＧＴ排ガスの酸素濃度を
従来の追焚燃焼方法よりも遙かに低く例えば３％程度ま
で下げることができ、フレッシュエア量を増加せずに追
焚量を増やして熱量を効果的にＧＴ排ガスの増熱を図
り、多量の蒸気を必要とする場合等でも容易に対応する
ことが可能である。

【００７０】また、小燃焼域から噴射される火炎の周り
からＧＴ排ガスの残りが噴射されるようにしているの
で、ＧＴ排ガスをある程度整流して噴射できると共に噴
射後のＧＴ排ガスと燃焼ガスとの混合を良好にでき、再
熱温度が均一化する。

【００７１】更に、ＧＴ排ガス以外に燃焼用空気を使用
しているので、ＧＴ排ガスのみで燃焼を行う場合よりも
酸素濃度を高くすることができ、ＧＴ排ガスの酸素濃度
が低くとも問題とならず、通常よりも一層酸素濃度が低
いＧＴ排ガス例えばチェンサイクルのＧＴ排ガスを利用
する場合でも容易に燃焼を行うことができる。

【００７２】さらに、火炎に一次排ガスを噴射して燃料
を完全燃焼させるので、ＧＴ排ガスを再加熱する際の燃
焼の安定性を向上させることができる。燃焼が安定化す
ることによりターンダウン比を大きくすることができ
る。しかも、燃焼が安定化することにより、ダクトバー
ナでは燃焼が極めて困難なチェンサイクルを使用したＧ
ＴからのＧＴ排ガスを利用する場合でも容易に燃焼を行
うことができる。

【００７３】また、燃料及びフレッシュエアにより火炎
が形成された後で一次排ガスを供給しているのでＧＴ排
ガスを一旦風箱に入れてある程度の整流を行ってから火
炎に対して噴射することができると共に、二次排ガスを
風箱である程度の整流を行ってから完全燃焼した火炎に
対して噴射することができるので、ＧＴから追焚バーナ
までのＧＴ排ガスのダクトを折り曲げた形状にしても偏
流の影響を抑制することができる。よって、ＧＴや追焚
バーナの配置の自由度を高くすることができる。即ち、
火炎の周りからＧＴ排ガスを噴出するようにしているの
で、ＧＴ排ガスの偏流の影響を抑制するための直管部を
必要とせず、コンパクト化できる。

【００７４】一方、請求項３記載のＧＴ排ガス利用の追
焚バーナによると、請求項１記載の追焚法を容易に実現
でき、同追焚法の数々の効果を奏する。更に、全体とし
てＮＯｘとＣＯの発生を抑制しつつ一次燃料及び二次燃
料をいずれも完全燃焼させると共に、適正空気比のフレ
ッシュエアによって最も安定燃焼する一次火炎を保炎源
としてＧＴ排ガスの再熱を図るようにしているので、低
酸素濃度のＧＴ排ガスが圧倒的多量に供給されて超過剰
空気状態となっても二次燃料が安定燃焼するし、ターン
ダウン幅を大きくしても燃焼の安定性は損なわれない。
しかも、請求項４記載の追焚バーナが有する一次燃焼筒
も不要であることから、構造が簡単で尚かつコンパクト
にできる。

【００７５】加えて、一次及び二次火炎の周りを囲むよ
うにＧＴ排ガスが排ガスノズルから噴出するようにして
いるので、ＧＴ排ガスの偏流の影響を抑制することがで
き、火炎が安定すると共に燃焼ガスとＧＴ排ガスとの混
合も良好となる。しかも、ＧＴ排ガスの偏流の影響を抑
制するための直管部を必要としないので設備や配管をコ
ンパクトにできる。

【００７６】また、請求項４記載のＧＴ排ガス利用の追
焚バーナによると、請求項２記載の追焚法を容易に実現
でき、同追焚法の数々の効果を奏する。更に、一次排ガ
スノズルによって一次排ガスが一次燃焼筒の外側から内
側の火炎に向けて噴射することによりダクトバーナより
もＧＴ排ガスと燃料の混合を十分に行って追焚燃焼後の
ＧＴ排ガスの酸素濃度を３％程度まで下げることができ
るように成り、フレッシュエアの使用量を少なくしてＧ
Ｔ排ガスの利用効率を上げたり、追焚量を増やすことに
よってＧＴ排ガスの増熱を図り、多量の蒸気を必要とす
る場合等に容易に対応可能とすることができる。

【００７７】さらに、フレッシュエアとＧＴ排ガスの一
部を利用した追焚燃焼によって形成される火炎が一次燃
焼筒により保炎されるので、ＧＴ排ガスを再加熱する際
の燃焼の安定性をより一層向上させることができ、ター
ンダウン比も大きくとることができる。

【００７８】また、一次燃焼筒の周りの二次排ガスノズ
ルから火炎の周りを囲むようにＧＴ排ガスの残りを噴出
するようにしているので、ＧＴ排ガスの偏流の影響を抑
制することができ、火炎が安定すると共に燃焼ガスとＧ
Ｔ排ガスとの混合も良好となる。しかも、ＧＴ排ガスの
偏流の影響を抑制するための直管部を必要としないので
設備や配管をコンパクトにできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法を利用す
る追焚バーナの一実施形態を示す中央縦断面図である。

【図２】本発明のＧＴ排ガス利用の追焚燃焼法を利用す
る追焚バーナの他の実施形態を示す中央縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ ＧＴ排ガス利用の追焚バーナ ２ 一次火炎 ３ 二次火炎 ５ バーナスロート ６ 燃料ノズル ７ 排ガスノズル １０ 一次燃料ノズル １１ 二次燃料ノズル ２３ 一次燃焼筒 ２４ 一次排ガスノズル ２６ 二次排ガスノズル ２９ 火炎 Ａ フレッシュエア（燃焼用空気） Ｅ ＧＴ排ガス Ｅ１ 一次排ガス Ｅ２ 二次排ガス Ｆ 燃料 Ｆ１ 一次燃料 Ｆ２ 二次燃料

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービン排ガスに残存する酸素を利
   用して追焚燃料を燃焼させて前記ガスタービン排ガスを
   再熱する追焚燃焼法において、前記追焚燃料を一次燃料
   と二次燃料の二段に分けて供給すると共に、一段目の前
   記一次燃料に対して適正空気比となる量の燃焼用空気を
   供給して一次火炎を形成する一方、二段目では前記一次
   火炎の周りに前記二次燃料を噴射すると共にその二次燃
   料の噴流の周りに前記ガスタービン排ガスを噴射して該
   ガスタービン排ガス中の残存酸素を使って前記二次燃料
   を完全燃焼させることを特徴とするガスタービン排ガス
   利用の追焚燃焼法。
2. 【請求項２】 ガスタービン排ガスに残存する酸素を利
   用して追焚燃料を燃焼させ前記ガスタービン排ガスを再
   熱する追焚燃焼法において、前記ガスタービン排ガスが
   導入される燃焼空間の上流側に配置された小燃焼域に前
   記追焚燃料とこの追焚燃料に対して理論空気量未満の燃
   焼用空気とを供給して不完全燃焼させた後、前記ガスタ
   ービン排ガスの一部を前記小燃焼域に導入して前記不完
   全燃焼炎の周りから前記火炎に向けて噴射しその中の残
   存酸素で不足分の酸素を補って未燃分を燃焼させ全体と
   して完全燃焼させる一方、前記小燃焼域から前記燃焼空
   間内へ噴出される前記火炎とほぼ平行に前記ガスタービ
   ン排ガスの残部を前記燃焼空間へ噴射して前記燃焼ガス
   の熱で残部のガスタービン排ガスを再熱することを特徴
   とするガスタービン排ガス利用の追焚燃焼法。
3. 【請求項３】 追焚燃料を一次燃料と二次燃料の二段に
   分けて供給する燃料供給系と、前記一次燃料に対して適
   正空気比となる量の燃焼用空気をバーナスロートへ供給
   する燃焼用空気供給系と、前記バーナスロート内で前記
   一次燃料を噴射する一次燃料ノズルと、前記一次燃料ノ
   ズルよりも下流側で前記一次火炎の周りに前記二次燃料
   を噴射する二次燃料ノズルと、前記二次燃料ノズルの周
   りから追焚ボイラの燃焼室内へ前記一次火炎とほぼ平行
   にガスタービン排ガスを噴射する排ガスノズルとを備
   え、前記二次燃料を前記ガスタービン排ガス中の残存酸
   素を使って完全燃焼させ前記一次火炎と相俟って前記ガ
   スタービン排ガスを再熱することを特徴とするガスター
   ビン排ガス利用の追焚バーナ。
4. 【請求項４】 ガスタービン排ガスが導入される燃焼用
   空間を形成しかつその上流側に小燃焼域を形成する一次
   燃焼筒を配置したバーナ本体と、前記一次燃焼筒内へ追
   焚燃料を噴射する燃料ノズルと、前記追焚燃料に対して
   理論空気量未満の燃焼用空気を噴射する燃焼用空気供給
   系と、前記一次燃焼筒の周壁に形成されて前記ガスター
   ビン排ガスを当該一次燃焼筒内へ導入する一次排ガスノ
   ズルと、前記燃焼空間内へ前記火炎とほぼ平行に前記ガ
   スタービン排ガスの残部を噴射する二次排ガスノズルと
   を備え、前記一次燃焼筒内で理論空気量以下の量の燃焼
   用空気と前記ガスタービン排ガスの一部を使って部分燃
   焼させると共にこの燃焼ガスの熱で残部のガスタービン
   排ガスを再熱することを特徴とするガスタービン排ガス
   利用の追焚バーナ。