| 【発明の名称】 |
ガスタービン燃焼器 |
| 【発明者】 |
【氏名】前田 福夫
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| 【要約】 |
【課題】予混合気を燃焼室に供給する際、燃料と空気との均一な予混合化を図るとともに、予混合気を高速流化させて不測の事故の発生を防止するガスタービン燃焼器を提供する。
【解決手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、パイロット燃料部９およびメイン燃料部１５に火炎センサ１８を設けるとともに、火炎センサ１８の検出した信号で火炎の有無を判断し、火炎と認定したとき、燃料供給系４ａの燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに演算信号を送って調節する火炎診断部２０を設けたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記パイロット燃料部および上記メイン燃料部のそれぞれに火炎センサを設けるとともに、火炎センサで検出した信号を基に燃料供給系に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算する火炎診断部を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項２】 パイロット燃料部は、中央に設置したパイロット拡散燃焼用燃料ノズルと、その外側に設置したパイロット予混合燃焼用燃料ノズルとで構成するとともに、上記パイロット予混合燃焼用燃料ノズルの出口側に火炎センサを設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
【請求項３】 メイン燃料部は、メイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記メイン予混合燃焼用燃料ノズルの出口側および上記予混合ダクトに火炎センサを設けたことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器。
【請求項４】 火炎センサは、検出器と電源部とを備え、検出器が火炎を検出したとき、電源部からイオン電流が流れる構成にしたことを特徴とする請求項１，２または３記載のガスタービン燃焼器。
【請求項５】 コンバインドサイクル発電プラントをガスタービンプラント、排熱回収ボイラ、および蒸気タービンプラントで構成するとともに、上記ガスタービンプラントに組み込んだガスタービン燃焼器において、上記ガスタービンプラントのガスタービンを上記排熱回収ボイラに接続させる排ガス系にＮＯｘセンサを設けるとともに、ＮＯｘセンサで検出したＮＯｘ濃度信号を基に燃料供給系に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算する予混合気診断部を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項６】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部に充填する閉塞部に噴出口を穿設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項７】 メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部を、軸方向に向って先細状の傾斜部に形成し、上記先端部に充填する閉塞部の中央に噴出口を穿設するとともに、その周辺にも環状列の噴出口を穿設したことを特徴とする請求項６記載のガスタービン燃焼器。
【請求項８】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに軸方向に沿って通路を区画する仕切りを設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項９】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに空気口を穿設したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
【請求項１０】 空気口を、予混合ダクトの入口部、予混合ダクトの中間部のコーナ部および予混合ダクトの噴出口の曲り部のうち、少なくとも一つ以上に穿設したことを特徴とする請求項９記載のガスタービン燃焼器。
【請求項１１】 燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに軸方向に沿って乱流促進体を設けたことを特徴とするガスタービン燃焼器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼器に係り、特に燃料に予め空気を加えて予混合気を生成し、その予混合気を燃焼室に供給する予混合部に改良を加えたガスタービン燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近のガスタービンプラントは、その技術革新の進展が目覚しく、ガスタービン入口燃焼ガス温度がひところの１１００℃から１３００℃を経て１５００℃以上になりつつあり、これに伴ってガスタービン出力も増加の一途を辿りつつある。
【０００３】ガスタービンプラントの高温化・高出力化に伴ってガスタービン燃焼器にも幾つかの開発要素が必要とされ、この開発要素の中に、燃焼室の壁面冷却技術、燃焼ガスの安定化生成技術、あるいは環境保護に対応した低ＮＯｘ（窒素酸化物）濃度技術などがある。燃焼室の壁面冷却技術には、壁面に沿って膜状に空気を流す、いわゆるフィルム冷却が開発されており、また燃焼ガスの安定化生成技術には、パイロット拡散燃焼技術が適用され、高温化・高出力化に充分に対応できるようになっている。
【０００４】また、環境保護に対して、ガスタービン燃焼器は、パイロット拡散燃焼技術にパイロット予混合燃焼技術およびメイン予混合燃焼技術を加え、各技術を起動運転中に順次、適正に切り替えて保炎を確実に確保させるとともに、ＮＯｘ濃度を法律規制値以下に維持させている。
【０００５】このように、ガスタービン燃焼器が膜冷却技術、パイロット拡散燃焼技術、パイロット予混合燃焼技術およびメイン予混合燃焼技術の適用により高温化・高出力化の対応ができるようになったので、最近の火力発電プラントでは予混合気技術を組み込んだシンプルサイクル発電プラントやコンバインドサイクル発電プラント（ともに図示せず）が数多く実現し、これらが主流を占めつつある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】最近のガスタービン燃焼器は、予混合気燃焼技術の発展により、ＮＯｘ濃度が法律規制値以下に維持できるようになったものの、それでも幾つかの問題点が残されており、その中でも燃料と空気との不均一混合化に伴う予混合気の濃度むらと予混合気の低流化あるいは逆流化に伴う着火がある。
【０００７】すなわち、燃料と空気との不均一混合化に伴う予混合気の濃度むらは、燃料濃度（燃空比）が高過ぎると高いＮＯｘ濃度を発生させるのに対し、燃料濃度が低過ぎると燃焼ガスの吹き消えになる問題点があった。
【０００８】また、予混合気は、本来、その流速が燃焼速度よりも速ければ火炎を下流側に吹き飛ばし、何も問題が発生しないものであるが、その流れに低流速域や逆流領域があると、何らかの事情で着火し、着火による燃焼ガスが逆流すると、構成部品を焼損させる問題点があった。
【０００９】このように、ガスタービンプラントの高温化・高出力化にあたり、ガスタービン燃焼器では上述の問題点が残されており、予混合気濃度の均一化促進と燃焼ガスの逆流等に伴う焼損防止が求められていた。
【００１０】本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、予混合部から燃焼室に予混合気を供給する際、燃料と空気との均一混合化と相俟って予混合気を高速流化させて不測の事故の発生を防止するガスタービン燃焼器を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記パイロット燃料部および上記メイン燃料部のそれぞれに火炎センサを設けるとともに、火炎センサで検出した信号を基に燃料供給系に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算する火炎診断部を設けたものである。
【００１２】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、パイロット燃料部は、中央に設置したパイロット拡散燃焼用燃料ノズルと、その外側に設置したパイロット予混合燃焼用燃料ノズルとで構成するとともに、上記パイロット予混合燃焼用燃料ノズルの出口側に火炎センサを設けたものである。
【００１３】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、メイン燃料部は、メイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記メイン予混合燃焼用燃料ノズルの出口側および上記予混合ダクトに火炎センサを設けたものである。
【００１４】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、火炎センサは、検出器と電源部とを備え、検出器が火炎を検出したとき、電源部からイオン電流が流れる構成にしたものである。
【００１５】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、コンバインドサイクル発電プラントをガスタービンプラント、排熱回収ボイラ、および蒸気タービンプラントで構成するとともに、上記ガスタービンプラントに組み込んだガスタービン燃焼器において、上記ガスタービンプラントのガスタービンを上記排熱回収ボイラに接続させる排ガス系にＮＯｘセンサを設けるとともに、ＮＯｘセンサで検出したＮＯｘ濃度信号を基に燃料供給系に設けた燃料流量制御部を調節する信号を演算する予混合気診断部を設けたものである。
【００１６】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部に充填する閉塞部に噴出口を穿設したものである。
【００１７】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項７に記載したように、メイン予混合燃焼用燃料ノズルの先端部を、軸方向に向って先細状の傾斜部に形成し、上記先端部に充填する閉塞部の中央に噴出口を穿設するとともに、その周辺にも環状列の噴出口を穿設したものである。
【００１８】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項８に記載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに軸方向に沿って通路を区画する仕切りを設けたものである。
【００１９】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項９に記載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに空気口を穿設したものである。
【００２０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１０に記載したように、空気口を、予混合ダクトの入口部、予混合ダクトの中間部のコーナ部および予混合ダクトの噴出口の曲り部のうち、少なくとも一つ以上に穿設したものである。
【００２１】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、上記目的を達成するために、請求項１１に記載したように、燃焼室の頭部側にパイロット燃料部を、燃焼室の側部側にメイン燃料部をそれぞれ設けたガスタービン燃焼器において、上記メイン燃料部をメイン予混合燃焼用燃料ノズルと予混合ダクトとで構成するとともに、上記予混合ダクトに軸方向に沿って乱流促進体を設けたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン燃焼器の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する図１および図２は、本発明に係るガスタービン燃焼器の第１実施形態を説明するために用いた概略図である。なお、図１は本発明に係るガスタービン燃焼器をガスタービンプラントに組み込んだ第１実施形態を示す概略系統図、図２は本発明に係るガスタービン燃焼器に適用する火炎センサの実施形態を示す概略図である。
【００２３】本発明に係るガスタービン燃焼器を組み込んだガスタービンプラントは、空気圧縮機１、ガスタービン２、例えば発電機等の被駆動機３、ガスタービン燃焼器４を備え、空気圧縮機１で吸い込んだ空気（大気）を圧縮して高圧化し、この高圧空気を燃料供給系４ａからの燃料とともにガスタービン燃焼器４に供給し、ここで燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン２に供給して動力を発生させ、その動力で被駆動機３を駆動するようになっている。
【００２４】また、ガスタービン燃焼器４は、内筒５と外筒６との２重筒で形成し、内筒５で燃焼室７を区画するとともに、内筒５と外筒６との間に空気通路８を形成し、空気圧縮機１からの高圧空気を空気通路８を介して燃焼室７の頭部側に案内している。
【００２５】また、ガスタービン燃焼器４は、燃焼室７の頭部側にパイロット燃料部９を備えている。
【００２６】パイロット燃料部９は、中央部にパイロット拡散燃焼用燃料ノズル１０を、その外側にスワラ１１ａ，１１ｂを備えた案内通路１２ａ，１２ｂを介してパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂを設け、各燃料ノズル１０，１３ａ，１３ｂから燃焼室７に噴出する燃料で保炎を確保させるようになっている。なお、パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂは、その入口側にスワラ１４ａ，１４ｂを設け、空気通路８からスワラ１４ａ，１４ｂを介して旋回流が与えられた高圧空気に燃料を加えて燃料濃度を希薄化させた予混合気を予め生成させている。
【００２７】また、ガスタービン燃焼器４は、内筒５と外筒６との間の空気通路８にメイン燃料部１５を備えている。
【００２８】メイン燃料部１５は、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６と予混合ダクト１７とを設け、予混合ダクト１７で、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６から噴出する燃料に空気通路８からの空気を加えて予混合気を生成し、その予混合気を燃焼室７に噴出してガスタービン駆動ガスとしての燃焼ガスを生成させている。
【００２９】また、ガスタービン燃焼器４は、パイロット燃料部９のパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ、メイン燃料部１５のメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６および予混合ダクト１７のそれぞれの出口側に火炎センサ１８を設けるとともに、燃料供給系４ａに例えばコントロールバルブ等の燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃを設け、火炎センサ１８からの信号に基づいて火炎診断部２０で火炎の有無を判別し、火炎が発生しているとき、制御演算部２１で例えば弁開度を演算し、その演算信号を燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに与えて燃料の流量を調整するようになっている。
【００３０】他方、火炎センサ１８は、図２に示すように、絶縁体２２に設けた例えば、白金製の検出器２３と接地部２４の接続端子部２５とを結ぶリード線２６に介装させた電源部２７、抵抗体２８、火炎診断部２０を備え、予混合気ＭＦＡに何らかの事情で火炎ＦＬが発生しているとき、電源部２７からイオン電流が流れ、火炎診断部２０で火炎ＦＬの有無を識別するようになっている。
【００３１】次に、上記構成に基づく作用を説明する。
【００３２】起動運転時、パイロット燃料部９のパイロット拡散燃焼用燃料ノズル１０は、燃料供給系４ａから供給された燃料に、スワラ１１ａ，１１ｂで旋回流が与えられた空気案内路１２ａ，１２ｂからの空気を加え、燃焼室７で拡散燃焼させて燃焼ガスを生成する。
【００３３】拡散燃焼が行われ、保炎（火種）が安定化すると、パイロット燃料部９のパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂは、燃料供給系４ａから供給された燃料に、スワラ１４ａ，１４ｂで旋回流が与えられた空気を加え、予め燃料濃度希薄の予混合気を生成し、その予混合気を上述パイロット拡散燃焼用燃料ノズル１０からの保炎を基に燃焼ガスを生成する。
【００３４】パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂからの予混合気による燃焼ガスが安定化すると、ガスタービン燃焼器４は、パイロット拡散燃焼用ノズル１０の燃焼室７への燃料供給を断ち、メイン燃料部１５のメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６を起動させ、燃料供給系４ａから供給された燃料に、予混合ダクトで空気を加え、予め燃料濃度希薄の予混合気を生成し、その予混合気を上述パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂからの保炎を基にガスタービン駆動ガス（主流）としての燃焼ガスを生成し、定格運転に至らしめる。
【００３５】一方、パイロット予混合燃焼用燃料１３ａ，１３ｂおよびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６の運転中、火炎センサ１８は予混合気の火炎の有無を検出している。
【００３６】その際、例えば燃焼室７からパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂ、予混合ダクト１７およびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６の予混合気に何らかの事情で燃焼ガスが逆流すると、火炎センサ１８は検出器２３からの検出信号を火炎診断部２０に与えて火炎の有無を判別する。
【００３７】火炎診断部２０で予混合気に火炎が発生していると認定されると、火炎センサ１８は図２に示すように電源部２７からイオン電流をリード線２６を介して流し、図１に示すように、制御演算部２１に火炎認定信号を与え、ここで火炎認定信号に基づいて弁開閉信号を演算し、その演算信号を燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに与え、燃料供給系４ａからパイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂおよびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６のそれぞれに供給していた燃料の流量を制御し、火炎を消火させる。
【００３８】このように、本実施形態では、パイロット予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂ、予混合ダクト１７およびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６に火炎センサ１８を受け、予混合気に火炎が発生したとき、燃料供給系４ａから燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃを介してパイロッ予混合燃焼用燃料ノズル１３ａ，１３ｂおよびメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６のそれぞれに供給する燃料の流量を制御する制御演算部２１に火炎認定信号を与える火炎診断部２０を設けたので、予混合気の火炎発生を確実に消火することができ、火炎による焼損を防止してガスタービン燃焼器４に安定運転を行わせることができる。
【００３９】図３は、本発明に係るガスタービン燃焼器４をコンバインドサイクル発電プラントに組み込んだ第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４０】本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラント２９に排熱回収ボイラ３０および蒸気タービンプラント３１を組み合せたもので、ガスタービンプラント２９のガスタービン２からの排ガス（排熱）を排ガス系３２を介して排熱回収ボイラ３０に供給し、ここで蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラント３１の蒸気タービン３３に供給し膨張仕事をさせて被駆動機３を駆動し、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器３４で凝縮して復水にし、その復水をポンプ３５で昇圧し、給水として排熱回収ボイラ３０に還流させている。
【００４１】他方、排ガス系３２には、ＮＯｘセンサ３６が設けられている。
【００４２】ＮＯｘセンサ３６は、検出器３７でＮＯｘ濃度を検出し、その検出信号を予混合気診断部３８に与え、ここでＮＯｘ濃度信号が予め経験的に割り出している濃度値を超えているとき、予混合気に火炎が発生しているかあるいは空気に較べて燃料が過濃度になっていると認定し、その認定信号に基づいて制御演算部３９で例えば弁開閉信号を演算し、その演算信号を燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｃに与え、燃料供給系４ａからガスタービン燃焼器４に供給される燃料を制御し、火炎の消火あるいは燃料の希釈化を行っている。
【００４３】このように、本実施形態では、排ガス系３２にＮＯｘセンサ３６を設けるとともに、ＮＯｘセンサ３６の検出器３７で検出したＮＯｘ濃度が予め経験的に割り出している濃度値を超えているとき、予混合気に火炎が発生しているかあるいは空気に較べて燃料濃度が高いと認定し、その認定信号に基づいて燃料流量制御部１９ａ，１９ｂ，１９ｂを制御する予混合気診断部３８を設けたので、予混合気に発生する火炎を確実に消火することができ、予混合気の燃料と空気との不均一混合による燃料濃度を容易に適正値に修正してＮＯｘ濃度を低く抑えることができる。
【００４４】図４および図５は、本発明に係るガスタービン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第１実施形態を説明するために用いた図である。なお、図４は、メイン燃料部の概略断面図を、図５は図４のＡ−Ａ矢視方向から見た平面図をそれぞれ示している。また、第１実施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４５】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、燃料ヘッダ４０に接続するメイン予混合燃焼用燃料ノズル１６と予混合ダクト１７とを組み合せて構成される。また、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６は、中間部分を中空筒部４１に形成し、その先端の外側を傾斜部４２に、またその内側を閉塞部４３にそれぞれ形成するとともに、閉塞部４３を図５で示すように、中央噴出口４４と、環状列の周辺噴出口４５とで形成している。
【００４６】このように、本実施形態では、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６の先端部の外側を傾斜部４２に形成し、その内側を閉塞部４３にそれぞれ形成するとともに、閉塞部４３に口径の小さい中央噴出口４４と周辺噴出口４５とを穿設し、燃料の噴出速度をより一層高めたので、予混合ダクト１７に低流速域や逆流領域があっても、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６から噴出する高い流速を持った燃料で予混合気を燃焼室に吹き飛ばすことができる。
【００４７】したがって、本実施形態によれば、予混合気の火炎の発生を防止することができ、予混合ダクト１７等に焼損を与えることがなく、ガスタービン燃焼器４に安全かつ安定運転を行わせることができる。
【００４８】図６および図７は、本発明に係るガスタービン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第２実施形態を説明するために用いた概略図である。なお、図６は、メイン燃料部の概略図を、図７は図６のＢ部を拡大した一部切欠部分拡大図をそれぞれ示している。また、第１実施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００４９】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６を収容する予混合ダクト１７を長筒状に形成し、その長筒状の予混合ダクト１７の出口側に軸方向に交差する噴出口４６ａ，４６ｂ，４６ｃを備える。
【００５０】また、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６を収容する予混合ダクト１７は、図７に示すように、空気の流れに沿って長く延びる仕切り４７ａ，４７で区画する通路４８ａ，４８ｂ，４８ｃを形成し、空気の流速をより一層高める構成にしている。
【００５１】このように、本実施形態では、予混合ダクト１７に仕切り４７ａ，４７ｂで区画した通路４８ａ，４８ｂ，４８ｃを形成し、空気の流出速度をより一層高めたので、予混合ダクト１７に低流速域や逆流領域があっても、通路４８ａ，４８ｂ，４８ｃから流出する高い流速を持った空気で予混合気を燃焼室に吹き飛ばすことができる。
【００５２】したがって、本実施形態によれば、予混合気の火炎の発生を防止することができ、予混合ダクト１７等の焼損を与えることがなく、ガスタービン燃焼器４に安全かつ安定運転を行わせることができる。
【００５３】図８〜図１０は、本発明に係るガスタービン燃焼器に適用されるメイン燃料部の第３実施形態を説明するために用いた概略図である。なお、図８は、メイン燃料部の全体概略図を、図９は図８のＣ−Ｃ矢視方向から見た側面図を、図１０は図８のＤ部を拡大した一部切欠部分拡大図をそれぞれ示している。また、第１実施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００５４】本実施形態に係るメイン燃料部１５は、メイン予混合燃焼用燃料ノズル１６を収容する予混合ダクト１７の入口部、その中間部のコーナ部およびその噴出口４６ａ，４６ｂ，４６ｃの曲り部のそれぞれに空気口４９ａ，４９ｂ，４９ｃを設けたものである。
【００５５】このように、本実施形態では、予混合ダクト１７に空気口４９ａ，４９ｂ，４９ｃを設け、外側の空気を予混合ダクト１７の内部に積極的に流入させ、予混合ダクト１７内の低流速域や逆流領域に淀む予混合気に押圧力を与えて燃焼室に流出させるので、予混合気の滞留部分からの火炎の発生を確実に防止することができる。
【００５６】図１１および図１２は、本発明に係るガスタービン燃焼器に適用される予混合ダクトの実施形態を説明するために用いた概略図である。なお、図１１は予混合ダクトの全体概略図を、図１２は図１１のＥ部を拡大した部分拡大図をそれぞれ示ている。また、第１実施形態に対応する同一部分には同一符号を付している。
【００５７】本実施形態に係る予混合ダクト１７は、予混合気が入口から噴出口４６ａ，４６ｂ，４６ｃに向って流れる中間部分の軸方向に沿って乱流促進体５０を設けたものである。この乱流促進体５０は、図１２に示すように、例えば断面長円形状等の突き出し片に形成されている。
【００５８】このように、本実施形態では、予混合ダク１７の中間部分の軸方向に沿って乱流促進体５０を設け、乱流促進体５０に予混合気を衝突させて流れを乱し、壁面に発達する境界層を低く抑えたので、予混合気の滞留部分が少なくなり、火炎の構成を低く抑えることができる。
【００５９】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガスタービン燃焼器は、予混合気を燃焼室に噴出させる際、燃焼ガスの逆流または自然着火等があっても予混合気に火炎を発生させない手段を設けたので、予混合気の万一の火炎発生に対しても確実に消火させることができる。
【００６０】また、本発明に係るガスタービン燃焼器は、燃料に空気を加えて予混合気を生成する際、燃料の流量を調整する手段を設けてその混合比を適正値に維持させたので、ＮＯｘ濃度をより一層低く抑えることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成１１年７月１２日（１９９９．７．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７８７６５
【弁理士】
【氏名又は名称】波多野 久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２１１４５（Ｐ２００１−２１１４５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月２６日（２００１．１．２６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１９７４６８ |
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