JPH05106806A

JPH05106806A - 燃焼方法及び燃焼器

Info

Publication number: JPH05106806A
Application number: JP17031291A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Taniguchi; 正行谷口; Shigeru Azuhata; 茂小豆畑; Tadataka Murakami; 忠孝村上; Yoshinobu Kobayashi; 啓信小林; Kiyoshi Narato; 清楢戸; Michio Kuroda; 倫夫黒田; Seiichi Kirikami; 清一桐上; Satoshi Tsukahara; 聰塚原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1991-06-17
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】蒸発の難しい液体燃料を含む複数の燃料を用
いたときの、ＮＯｘの低減に最適な燃焼方法を提供す
る。【構成】低沸点燃料１６と高沸点燃料１５はそれぞれ
燃焼用空気２０と混合され、噴出口から燃焼室中へ噴霧
される。低沸点燃料１６は混合室８中で大部分が蒸発
し、燃焼用空気２０が噴出口２５から燃焼室中に噴出さ
れる前に、可燃性の予混合気体２１が生成される。燃焼
用空気２０が流れる二つの流路のうち、低沸点燃料１６
を噴霧した流路の噴出口２５の近傍に保炎器１７を設け
る。保炎器１７の近傍で着火し、噴流の反対側すなわち
高沸点燃料１５を含む空気流中へ向い伝播する予混合火
炎２２を形成する。【効果】蒸発の難しい燃料を使用したときにも、予混
合燃焼が可能となり、燃焼効率を低下させることなくＮ
Ｏｘが低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼方法及び燃焼器に
係り、特に性状の異なる２種類以上の液体燃料又は液体
燃料と気体燃料を使用する燃焼方法及び燃焼器に関し、
また、それを用いたガスタービン発電設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、実用燃焼器における燃焼方法と
して、燃料と空気を異なる噴出口から供給し、燃焼室内
で混合させながら燃焼させる、拡散燃焼が用いられてき
た。これに対し、最近は、燃料と空気を混合させた後燃
焼させる、予混合燃焼が用いられつつある。予混合燃焼
を用いることによる利点は、主に次の２点である。ひと
つは、予混合燃焼を用いると燃焼の反応領域を小さくす
ることができる。つまり、火炎を短くすることができ、
従来よりも高負荷燃焼できる。もうひとつは、燃料稀薄
予混合燃焼法を用いることにより、ＮＯｘ排出量が低減
されることである。拡散燃焼では、たとえ燃料を稀薄な
条件下で燃焼させても、燃焼室内での燃料と空気の混合
過程において、空気比が１付近になる領域が必ず存在す
るため、ＮＯｘの低減が一般に困難であるとされる。こ
れに対して、空気比が高い予混合燃焼、すなわち、過剰
の空気と燃料をあらかじめ混合して燃焼する燃焼法で
は、すべての領域で燃料が稀薄な条件のもとで燃焼する
ため、ＮＯｘの低減が容易である。このような稀薄予混
合燃焼法は、ガスタービンの燃焼器などで採用されつつ
ある（例えば特公昭６２−３５０１６号公報）。

【０００３】稀薄予混合燃焼法は、燃料が気体の場合に
は比較的容易に実現することができる。それは、空気中
に気体燃料を噴出し、一定時間を経れば、自然に混合さ
れるからである。液体燃料の稀薄予混合燃焼もまた公知
の技術ではあるが（例えば米国特許４２４６７５７
号）、その実現は困難である。それは、液体燃料を空気
と混合したのみでは予混合燃焼とならず、さらに液体燃
料を蒸発させる過程が必要となるからである。液体燃料
の蒸発を促進するためには、燃料を微粒化する技術が必
要であり、これまでにも様々な工夫がなされているが
（例えば米国特許３４８３７０１号、同３５３０６６７
号、同３６５７８８５号など）、微粒化は必ずしも充分
でなく、完全な予混合燃焼は実現しがたい。また、液体
燃料には、ナフサ、ガソリン、灯油、軽油、重油、アル
コール等様々な種類があり、沸点、発火温度、蒸発速度
等の物性はそれぞれ異なる。従って、燃料の性状に応じ
た微粒化技術、燃焼技術の開発が必要であるが、これま
で、ほとんどなされていなかった。

【０００４】以上述べたように、液体燃料の稀薄予混合
燃焼は困難であり、燃焼装置から排出されるＮＯｘを低
減するために最も良い方法は、気体燃料、及び蒸発の容
易な一部の液体燃料のみを使用することである。しか
し、これらの燃料は一般に高価であり、また、供給量に
も限りがある。従って、これらの燃料は、予混合燃焼の
難しい液体燃料と組み合わせて使用せざるをえない。こ
のときには、性状の異なる複数の燃料を用いたときに、
排出されるＮＯｘを最小にする技術の開発が必要になる
が、このような検討もあまり行われていなかった。ま
た、類似の公知例としては、特開昭５８−４５４１３号
公報に記載の燃焼器があり、この燃焼器では気体燃料及
び液体燃料を燃焼させる。しかし、この燃焼器では燃焼
用空気と燃料の混合気体の流路がほぼ直角に偏向され、
燃焼器中に噴出される構造であり、気体燃料の濃い領域
から常に火炎を形成させるための手段はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術では液体燃料の稀薄予混合燃焼は困難であり、また、
燃料の性状に応じた燃焼方法の対応、及び、複数の燃料
を用いたときの燃焼方法の対応は不充分であった。本発
明の第１の目的は、複数の燃料を用いたときの、ＮＯｘ
の低減に最適な燃焼方法を提供することである。本発明
の第２の目的は、蒸発の難しい液体燃料を使用したとき
にも予混合燃焼を可能とし、ＮＯｘが低減できる燃焼方
法を提供することである。本発明の第３の目的は、蒸発
の難しい液体燃料あるいは複数の燃料を用いたときに、
低ＮＯｘでかつ安定な火炎が得られるガスタービン等の
燃焼器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、沸点の高い燃料を含む空気流と、沸点
の低い燃料を含む空気流とを隣接して形成し、沸点の低
い燃料を含む空気流中から沸点の高い燃料を含む空気流
中へ向かって伝播する火炎を形成することを特徴とする
燃焼方法としたものである。また本発明は発火温度の高
い燃料を含む空気流と、発火温度の低い燃料を含む空気
流とを隣接して形成し、発火温度の高い燃料を含む空気
流中から発火温度の低い燃料を含む空気流中へ向かって
伝播する火炎を形成することを特徴とする燃焼方法であ
る。また本発明は１分子中に含まれる炭素数の多い燃料
を含む空気流と、１分子中に含まれる炭素数の少ない燃
料を含む空気流とを隣接して形成し、１分子中に含まれ
る炭素数の少ない燃料を含む空気流中から１分子中に含
まれる炭素数の多い燃料を含む空気流中へ向かって伝播
する火炎を形成することを特徴とする燃焼方法である。

【０００７】沸点の低い燃料とは具体的には１分子中に
含まれる炭素数が１０以下の燃料であり、沸点の高い燃
料とは具体的には、１分子中に含まれる炭素数が１０以
上の物質を含む炭化水素からなる燃料である。さらに具
体的に燃料を挙げるならば、沸点の低い燃料とは、常温
で気体の燃料、メタノール、エタノール、ナフサ、ガソ
リン等であり、沸点の高い燃料とは、灯油、軽油、重油
等である。沸点の低い燃料を含む空気流中から沸点の高
い燃料を含む空気流中へ向かって伝播する火炎を形成す
るためには、沸点の低い燃料を含む空気流の内部または
周囲に、燃焼気体の循環流を形成するのがよい。燃焼気
体の循環流を形成する具体的な手段としては、燃料と空
気の混合気体の流れが衝突する抵抗体を、混合気体流の
内部または周囲に設けるのがよい。また、本発明は、燃
料と空気の混合気体流中に、沸点の高い燃料を多く含む
領域と沸点の低い燃料を多く含む領域を形成し、沸点の
低い燃料を多く含む領域から沸点の高い燃料を多く含む
領域へ向かって伝播する火炎を形成することを特徴とす
る燃焼方法である。

【０００８】また、前記他の目的を達成するために、本
発明では、燃焼器の中心軸付近に拡散火炎を形成するパ
イロットバーナを設け、前記パイロットバーナの周囲に
沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する手段を設け、前
記沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する手段の周囲に
沸点の高い燃料を含む空気流を噴出する手段を設けたこ
とを特徴とする燃焼器としたものである。また、本発明
は、燃焼器の中心軸付近に拡散火炎を形成するパイロッ
トバーナを設け、前記パイロットバーナの周囲に、沸点
の低い燃料を含む空気流を噴出する手段と沸点の高い燃
料を含む空気流を噴出する手段を隣接して配置し、沸点
の低い燃料を含む空気流を噴出する噴出口の周囲または
中心に、沸点の低い燃料を含む空気流の流れが衝突する
抵抗体を設けたことを特徴とする燃焼器である。

【０００９】また、本発明は、燃焼器の中心軸付近に拡
散火炎を形成するパイロットバーナを設け、前記パイロ
ットバーナの周囲に燃料を含む空気流を噴出する円環状
の噴出手段を設け、該円環状の噴出手段の内周側に沸点
の低い燃料を、外周側から沸点の高い燃料を供給する手
段を設けたことを特徴とする燃焼器である。さらに、前
記空気流の噴出口に空気流が旋回流として噴出する手段
を設けたことで本発明の目的はさらに充分に達成され
る。また、前記空気流の噴出口の内周側に前記空気流の
流れが衝突する抵抗体を設けることでも本発明の目的は
さらに充分に達成される。また、本発明は、燃焼器の上
流側に沸点の高い燃料と空気を供給し火炎を形成する手
段を設け、燃焼器の下流側に沸点の低い燃料を空気と混
合した後燃焼器中へ噴出する手段を設け、前記沸点の低
い燃料と空気の混合気体流の流れが衝突する抵抗体を燃
焼器内に設けたことを特徴とする燃焼器である。

【００１０】また、本発明は、燃焼器の流れ方向上流側
に１次燃焼室を、下流側に２次燃焼室を設け、１次燃焼
室中に沸点の高い燃料と空気を供給し拡散火炎を形成す
る手段を設け、２次燃焼室中に沸点の低い燃料を空気と
混合した後燃焼器中へ噴出する手段を設け、前記沸点の
低い燃料と空気の混合気体流を噴出する噴出口の近傍に
混合気体流の流れが衝突する抵抗体を設けたことを特徴
とする燃焼器である。また、本発明は、燃焼器の流れ方
向上流側に１次燃焼室を、下流側に２次燃焼室を設け、
１次燃焼室中に窒素を含む燃料と空気を供給し拡散火炎
を形成する手段を設け、２次燃焼室中に、窒素を含まな
い沸点の低い燃料を、空気と混合した後燃焼器中へ噴出
する手段を設け、前記沸点の低い燃料と空気の混合気体
流を噴出する噴出口の近傍に混合気体流の流れが衝突す
る抵抗体を燃焼器内に設けたことを特徴とする燃焼器で
ある。

【００１１】また、本発明は、液体燃料と空気の混合気
体を噴出する噴出口と、前記混合気体を噴出する前に液
体燃料と空気を混合する混合室と、前記混合室中に液体
燃料を霧化し、供給する噴霧器とを備えた燃焼器におい
て、前記混合室の中心軸付近に沸点の低い燃料の噴霧器
を、前記混合室の外周付近に沸点の高い燃料の噴霧器を
設け、前記噴出口の中心部に混合気体流の流れが衝突す
る抵抗体を設けたことを特徴とする燃焼器である。ま
た、本発明は、前記いずれかの記載の燃焼器と、前記燃
焼器内で発生した燃焼気体により駆動するタービンと、
前記ガスタービンの駆動により発電を行う発電機とを備
えたことを特徴とするガスタービン発電設備である。そ
して、上記ガスタービン発電設備においては、燃焼器に
供給する燃料はガスタービンの運転負荷が低いときには
沸点の高い燃料の供給割合を高くし、運転負荷が高いと
きには沸点の低い燃料の供給割合を高くするように運転
するのがよい。

【００１２】

【作用】本発明において、沸点の低い燃料を含む空気流
中から沸点の高い燃料を含む空気流中へ向かって伝播す
る火炎は、沸点の低い燃料を含む空気流の内部または周
囲に、燃焼気体の循環流を形成することで形成出来、燃
焼気体の循環流を形成する具体的な手段としては、燃料
と空気の混合気体の流れが衝突する抵抗体を、混合気体
流の内部または周囲に設けることで形成できる。本発明
は、以下に示すような、各種燃料を用いてそれぞれの燃
料についての予混合予蒸発燃焼の可能性を検討した実験
結果に基づきなされたものである。

【００１３】図１１は、実験に使用した燃焼装置の概略
である。燃料にはメタン、メタノール、灯油、及び軽油
を使用した。燃料は噴霧器１９を用いて約３００℃に加
熱された空気流中に噴霧され、混合室８中で、蒸発、混
合される。混合した燃料と空気は燃焼室３７に噴出され
る。燃焼室３７の入口に円盤型の保炎器１７を設置し、
保炎器１７の下流に火炎を形成される。本発明者らはこ
れまでに、気体燃料を用いた予混合燃焼の実験を行なっ
ており、この保炎器１７は予混合火炎の安定化に有効で
あることを確認している。また、混合室８中での燃料の
滞留時間は約５msとした。これまでに行なわれている灯
油の予混合予蒸発燃焼の研究結果では、滞留時間を約４
msとすると、条件によっては自発火が生じると報告され
ており、滞留時間を５ms以上とすることは実用上困難で
ある。

【００１４】図１２は、図１１に示す燃焼装置を用いて
メタン、メタノール、及び灯油火炎から排出されるＮＯ
ｘ濃度を測定し、比較したものである。メタンは気体燃
料であり、予混合火炎が形成されている。従って、ＮＯ
ｘ濃度がメタンと同程度であれば、予混合予蒸発燃焼が
充分に達成されていると考えられる。図１２の結果から
考えると、メタノール火炎から排出されるＮＯｘ濃度は
メタン火炎から排出される濃度よりも低い、メタノール
では予混合予蒸発燃焼はほぼ達成されている。一方、同
じ発熱量の条件下で比較すると、灯油火炎から排出され
るＮＯｘ濃度はメタン火炎から排出される濃度の約３倍
であり、灯油火炎では予混合予蒸発燃焼は充分には達成
されておらず、燃料の一部は拡散燃焼しているものと考
えられる。

【００１５】図１３は、燃料の濃度を一定として噴霧粒
径を変え、灯油火炎から排出されるＮＯｘ濃度を比較し
たものである。粒径が小さくなるに従いＮＯｘ濃度は減
少し、予混合燃焼する燃料の割合が増加することがわか
る。図１３の結果から考えると、灯油を完全に予混合燃
焼させるためには、噴霧の平均粒径を２０μｍ以下とす
る必要があるが、ガスタービン用の燃焼器など大型の燃
焼器に使用される噴霧装置では粒子の微粒化の限界は４
０μｍ程度であり、実際には完全に予混合燃焼させるこ
とは難しい。

【００１６】図１４は、燃料の濃度を一定として燃焼用
空気の流速を変え、燃焼負荷がＮＯｘ濃度に与える影響
を検討した結果である。メタノール火炎では、燃料の濃
度を一定すなわち空気比を一定とすれば、ＮＯｘ濃度は
燃焼負荷に影響されない。メタンの予混合火炎について
も同様に検討したがＮＯｘ濃度は燃焼負荷に影響され
ず、これは予混合燃焼一般にみられる特徴と考えられ
る。一方、灯油火炎では燃焼負荷が高くなると、ＮＯｘ
濃度は増加する。これは、灯油火炎では燃料の一部が拡
散燃焼しており、燃料が拡散燃焼するときには空気の流
速などにより燃料と空気の混合状態が変化し、このため
燃焼負荷により、燃焼温度が変化するためと考えられ
る。一般に、拡散燃焼の場合には、燃焼負荷が高くなる
とＮＯｘ濃度は増加することが知られている。

【００１７】図１５は、メタン、メタノール、灯油、及
び重油を使用したときの火炎の形状を比較したものであ
る。図中、黒塗の領域に火炎が形成される。メタン火炎
及びメタノール火炎では、保炎器の先端から火炎が形成
され、火炎の安定性はよい。また、中心の循環流が形成
される領域には火炎はなく、循環流中には既に反応の終
了した気体が流入する。灯油火炎では、火炎は保炎器の
先端から形成されず、浮き上がる。このような火炎は不
安定であり、一時的に強い乱れが燃焼器内に発生したと
きに火炎は吹き消えやすい。また、中心の循環流が形成
される領域にも火炎が侵入する。これは蒸発していない
液滴が循環流中に侵入し、ここで拡散燃焼するためと考
えられる。軽油火炎は灯油火炎よりさらに不安定であ
り、保炎器の下流の限られた領域にのみ火炎が形成され
る。また、燃焼していない液滴が火炎から放出されるの
が観測される。この時に燃焼器出口で排出気体の成分を
測定すると、多量のＣＯ及び未燃焼炭化水素が検出され
る。すなわち、軽油火炎を予混合燃焼させると不完全燃
焼しやすい。

【００１８】この結果から、灯油、軽油を用いたときに
は蒸発が難しく、充分に予混合燃焼させることが難し
く、また、充分に予混合燃焼できないときにはＮＯｘ濃
度が高くなることに加えて、火炎安定性の低下、未燃焼
成分の発生量増加等の問題が生じることがわかる。一般
に、燃料の分子量が大きくなるほど燃料の沸点が高くな
り、蒸発が難しくなる。灯油の場合、１分子中に含まれ
る炭素数はおよそ１１〜１５であることから考えると、
充分に予混合燃焼できるのは、炭素数が１０以下の燃料
である。図１２〜図１５に示した結果から、液体燃料を
予混合燃焼させたときの特徴、及び、この時に生じる問
題点は以下のようにまとめられる。（１）燃焼状態及びＮＯｘ排出濃度は燃料の沸点に強く
影響され、沸点の高い燃料ではすべての燃料を予混合燃
焼させるのが難しくＮＯｘ排出濃度は高い。また、沸点
の高い燃料を予混合燃焼させたときには以下の（２）〜
（５）に示す問題点が生じる。（２）蒸発の難しい灯油、軽油等の燃料では、充分に予
混合燃焼させるためには、混合室内での燃料の滞留時間
をかなり長くしなくてはならず、燃料が混合室内で自発
火する可能性がある。（３）蒸発の難しい灯油、軽油等の燃料では、燃焼負荷
が高くなると予混合燃焼が困難になり、ＮＯｘ濃度が急
激に高くなる。（４）充分に予混合燃焼できないときには火炎が不安定
になりやすい。（５）予混合燃焼させると、未燃焼成分が排出されやす
い。

【００１９】（１）の問題点を解決するには、一つの燃
焼器中で運転負荷に応じて、メタノール等の沸点の低い
燃料と、灯油、軽油等の沸点の高い燃料を合わせて使用
することである。実用燃焼器では運転負荷範囲が非常に
広く、すべて予混合燃焼させると負荷変化への対応が困
難になるため、燃料の一部を拡散燃焼させることが多
い。拡散燃焼させるときには燃料を予め蒸発させること
はできないため、使用する燃料の沸点がＮＯｘ濃度に与
える影響は強くない。また、沸点が高い燃料を拡散燃焼
させることは困難ではない。従って、拡散燃焼させる燃
料には灯油、軽油等の沸点の高い燃料を用い、予混合燃
焼させる燃料にメタノール等の沸点の低い燃料を用いる
ことで、信頼性が高く、広い負荷範囲に対応でき、ＮＯ
ｘ排出量が少ない燃焼器が提供できる。

【００２０】（２）の問題点を解決するには、燃料の蒸
発時間を長くした結果もし自発火が生じても、燃焼器が
焼損しないような構造とすればよい。具体的には、沸点
の高い燃料を含む空気流と、沸点の低い燃料を含む空気
流とを隣接して形成するか、燃料と空気の混合気体流中
に、沸点の高い燃料を多く含む領域と沸点の低い燃料を
多く含む領域を形成し、沸点の低い燃料を含む空気流中
または沸点の高い燃料を多く含む領域中に流れの抵抗体
である保炎器を設置すればよい。このような構造とすれ
ば、火炎は常に、保炎器の先端から生じ、しだいに保炎
器の外側へと広がる。このような火炎が形成されると、
沸点の高い燃料は混合室から噴出された後、火炎に入り
燃焼するまでの間でも蒸発が進むため、混合室内での燃
料の滞留時間を長くせずに燃料の蒸発時間を長くするこ
とができる。この時には、もし自発火が生じても、燃料
は既に混合室から燃焼室内へ噴出されているので、燃焼
器は焼損しない。

【００２１】（３）の問題点を解決するには、燃焼負荷
が高いときにはメタノール等予混合燃焼が容易な燃料を
合わせて用いることである。燃焼負荷の低いときには灯
油、軽油等の蒸発の難しい燃料の使用割合を多く、燃焼
負荷の高いときにはメタノール等の蒸発の容易な燃料の
使用割合を多くすることで、広い負荷範囲でＮＯｘ排出
量を低減できる。

【００２２】（４）の問題点を解決するには、少なくと
も保炎器の近傍では燃料を充分に蒸発させることであ
る。具体的には、混合室の中心部に沸点の低い燃料を噴
霧し、混合室の周囲から沸点の高い燃料を噴霧する。こ
の時、混合室出口の中心部に保炎器を設けると、保炎器
の近傍には沸点の低い燃料が供給され、この領域では燃
料は充分に蒸発している。従って、平均的には必ずしも
燃料が充分に蒸発していなくとも、保炎器の先端で着火
する安定性のよい予混合火炎が形成できる。

【００２３】（５）の問題点を解決するには、沸点の高
い燃料は燃焼器の上流側で予混合燃焼させ、排出される
未燃焼物質を下流側で再び燃焼させるのがよい。このた
めには燃焼器の下流にもう一つの火炎を形成するのがよ
く、また、ＮＯｘ排出量を低減するためには、この火炎
は予混合火炎とするのがよい。さらに、未燃焼物質を排
出させないためには、ここでは主に沸点の低い燃料を燃
焼させるのがよい。具体的な燃焼器の構造としては、燃
焼器の流れ方向上流側に１次燃焼室を、下流側に２次燃
焼室を設け、１次燃焼室中に沸点の高い燃料と空気を供
給し火炎を形成する手段を設け、２次燃焼室中に沸点の
低い燃料を空気と混合した後燃焼器中へ噴出する手段を
設け、前記沸点の低い燃料と空気の混合気体流を噴出す
る噴出口の近傍に混合気体流の流れが衝突する抵抗体を
燃焼器内に設けるのがよい。

【００２４】次に、本発明で使用する燃料の空気比につ
いて検討する。図１６にメタノールと灯油の吹き消え曲
線を示す。これからも判るように、空気比は燃料の種類
によっても異なるが、低沸点燃料（メタノール）は空気
比１．８以下、高沸点燃料は空気比２．４以下とすると
よい。また、ＮＯｘを低くするためには、空気比はどち
らも１．４以上とするのがよい。

【００２５】

【実施例】以下、実施例において図面を用いて本発明を
具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例１図１は、本発明の燃焼方法の一例である。仕切り板４９
で分離された二つの気体流路を隣接して形成し、燃焼用
空気２０は、燃料と混合された後混合気体の噴出口２５
から燃焼室中に噴出される。低沸点燃料１６と高沸点燃
料１５はそれぞれ異なる噴霧器１９から燃焼用空気２０
中に噴霧され、噴霧された液滴２３は、混合室８中でし
だいに蒸発し、液滴の粒子径はしだいに小さくなる。低
沸点燃料１６は蒸発速度が速いため、混合室８中で液滴
の粒子径は速やかに減少し、微小粒径の液滴２４が生成
される。また、低沸点燃料１６は混合室８中で大部分が
蒸発し、燃焼用空気２０が噴出口２５から燃焼室中に噴
出される前に、可燃性の予混合気体２１が生成される。
一方、高沸点燃料１５では、液滴の粒子径はしだいに小
さくなるものの、蒸発量が少ないため、噴出口２５から
燃焼室中に噴出される前に可燃性の予混合気体２１を形
成することができない。

【００２６】燃焼用空気２０が流れる二つの流路のう
ち、低沸点燃料１６を噴霧した流路の噴出口２５の近傍
に保炎器１７を設ける。保炎器１７は燃焼用空気２０の
流路中に設けた流れの抵抗体である。保炎器１７は、図
１に示すように流路の周囲に設けても良いし、または、
流路の中心部に流れを分割するように設けてもよい。保
炎器１７の先端から予混合火炎２２が形成され、予混合
火炎２２は、低沸点燃料１６を含む空気流から、噴流の
反対側すなわち高沸点燃料１５を含む空気流中へ向い伝
播する。従って、予混合火炎２２中では、初めに低沸点
燃料１６が燃焼し、低沸点燃料１６が燃焼した後、高沸
点燃料１５が予混合火炎２２中に入り、燃焼する。

【００２７】ここで、予混合火炎２２と側壁１８との間
には高温の循環流が形成されており、この循環流により
可燃性の予混合気体２１が加熱され、火炎が形成され
る。ここで、予混合火炎２２が安定に形成されるために
は、少なくとも保炎器１７の近傍では燃料が蒸発し、可
燃性の予混合気体２１が形成される必要がある。図１に
示す構成とした場合には、保炎器１７の近傍には蒸発の
容易な低沸点燃料１６が供給されているため、可燃性の
予混合気体２１の形成は容易である。これに対して、保
炎器１７の近傍に高沸点燃料１５を供給すると、燃料は
液滴のままで噴出口２５に達し、可燃性の予混合気体２
１は形成されない。このため、図１に示すような保炎器
１７の先端に保持される予混合火炎２２は形成できな
い。保炎器１７の先端に保持される予混合火炎２２が形
成できないときには、火炎は不安定であり、燃焼振動な
どが生じやすい。また、可燃性の予混合気体２１が形成
されないときには火炎に伝播性がなく、このため噴流の
反対側まで連続的に広がる火炎は形成されない。なお、
可燃性の予混合気体とは、蒸発した燃料の濃度が、その
燃料の燃焼範囲内である混合気体を意味する。

【００２８】図１の低沸点燃料１６とは、具体的にはメ
タン、エタン、プロパン等のＣ₁〜Ｃ₅のアルカン、メ
タノール、エタノール、液化天然ガス、ガソリン、ナフ
サなどであり、これらの燃料は一般に発火温度が高い。
一方、高沸点燃料１５とは灯油、軽油、重油などであ
り、これらの燃料は一般に発火温度が低い。例えば、灯
油、軽油の最低発火温度は２００℃〜３００℃である。
予混合燃焼させる上での課題の一つとして、自発火の問
題がある。自発火とは燃料が混合室８中で着火源なしに
反応を開始する現象であり、このような現象が生じると
混合室８中の温度が高くなり、燃焼器が焼損する。自発
火を防ぐためには、混合室８をできるだけ短く、混合室
８内での燃料の滞留時間を短くする必要がある。一方、
燃料を充分に蒸発させ空気と混合させるためには混合室
８をできるだけ長くする必要がある。メタン、メタノー
ル、エタノール、液化天然ガス、ガゾリン、ナフサなど
の燃料は自発火しにくいため、燃料の蒸発に充分なだけ
混合室を長くすることができる。また、蒸発が容易なた
め、混合室８をそれほど長くする必要はない。これに対
して灯油、軽油、重油などを使用したときには、低沸点
燃料１６を使用したときより混合室８を長くしないと予
混合燃焼できない。しかし、自発火しやすいため、実際
には混合室８を長くできず、むしろ低沸点燃料１６を使
用したときより短くしなければならない。

【００２９】図１に示す燃焼方法では、低沸点燃料１６
を使用したときも、高沸点燃料１５を使用したときも混
合室８の長さはほぼ同じである。高沸点燃料１５が混合
室８中で自発火する恐れは少ないが、噴出口２５に達す
るまでに高沸点燃料１５は充分に蒸発できない。しか
し、高沸点燃料１５は、噴出口２５から噴出された後た
だちに燃焼するのではなく、予混合火炎２２内に入り燃
焼するまでの間に一定の時間が経過し、その間に燃料の
蒸発がさらに進行する。このため、混合室８を長くせず
に高沸点燃料１５を蒸発させ、予混合燃焼させることが
できる。また、高沸点燃料１５が噴出口２５から噴出さ
れた後予混合火炎２２内に入るまでの間に自発火する可
能性はあるが、既に燃料は燃焼室内に噴出されているの
で、自発火が生じても燃焼器は焼損しない。

【００３０】実施例２図２は、本発明の燃焼方法の一変形例である。この方法
では同一の混合室８中に低沸点燃料１６と高沸点燃料１
５を噴霧し、蒸発させる。燃焼用空気２０の流れの中心
部に可燃性の予混合気体２１を形成させるため、低沸点
燃料１６は流れの中心に、高沸点燃料１５は流れの周囲
から噴霧する。噴出口の中心部に保炎器１７を設置し、
保炎器１７の先端から流れの外周側へ向かって伝播する
予混合火炎２２を形成する。燃料の蒸発は流れの中心部
ほど速く進み、しだいに外周側の燃料の蒸発が進むた
め、予混合火炎２２の周囲には常に可燃性の予混合気体
２１が形成される。流れの中心部の蒸発をさらに促進す
るためには低沸点燃料１６の噴霧器を混合室８の上流側
へ設置し、低沸点燃料１６の蒸発時間を長くするとよ
い。また、低沸点燃料１６の粒径を小さくし、流れの中
心部のみへ噴霧するためには、低沸点燃料１６と噴霧用
空気３１をいったん混合した後、小口から噴霧する構造
の噴霧器を用いるのがよい。また、図２に示した燃焼方
法で、混合室８を分離し、流れの中心部に設けた混合室
に低沸点燃料１６を噴霧し、流れの外周側に設けた混合
室に高沸点燃料１５を噴霧する構成としてもよい。ま
た、図１及び図２に示す燃焼方法では、予混合火炎２２
を形成する手段として保炎器１７を用いたが、他の方
法、例えばパイロット火炎を用いる方法や、旋回流を用
いる方法で、予混合火炎２２を形成してもよい。

【００３１】実施例３図１及び図２に示した燃焼方法をガスタービンの燃焼器
に応用した例を図３〜図９に示す。図３は、低沸点燃料
１６と高沸点燃料１５を異なる混合室８中に噴霧し、蒸
発させる燃焼器の一実施例である。燃焼室３７で発生し
た燃焼気体はトランジションピース３９を経てタービン
翼４０へ導入される。燃焼用空気２０は、図示しない空
気圧縮器により圧縮された後、燃焼器中に流入する。燃
焼用空気２０は、外筒３４と内筒３５の間を流れ、混合
室８を経て噴出口２５から燃焼室３７中へ噴出される。
一部の燃焼用空気２０は、旋回器３８、冷却空気口３６
から燃焼室中へ噴出される。低沸点燃料１６と高沸点燃
料１５は、それぞれ噴霧器１９から混合室中へ噴霧さ
れ、燃焼用空気２０と混合された後、燃焼室３７中へ噴
出される。一部の燃料３３は、燃焼器の中心軸付近に設
けた噴霧器１９から、直接燃焼室３７中へ噴霧され、旋
回器３８から噴出された空気と燃焼室３７内で混合され
パイロット火炎３２を形成する。

【００３２】噴出口２５はパイロット火炎３２の周囲に
２重に配置する。内側の噴出口２５からは低沸点燃料１
６と空気の混合気体を、外側の噴出口２５からは高沸点
燃料１５と空気の混合気体をそれぞれ噴出する。低沸点
燃料１６と空気の混合気体を噴出する。内側の噴出口２
５の出口に、保炎器１７を設置する。予混合火炎２２は
保炎器１７の先端から形成され、中心軸方向及び外周方
向へ向かって伝播する。高沸点燃料１５と空気の混合気
体を噴出する、外側の噴出口２５の出口には保炎器１７
を設置しない。高沸点燃料１５は蒸発速度が遅く、外側
の噴出口２５の出口に保炎器１７を設けると、燃料が充
分に蒸発する前に燃焼するため拡散火炎が形成されやす
く、ＮＯｘ排出濃度が高くなる。外側の噴出口２５の出
口に保炎器１７を設けないときには、内側の噴出口２５
から噴出された低沸点燃料１６と空気の混合気体により
形成される予混合火炎２２から火移りにより、高沸点燃
料１５と空気の混合気体が着火する。この時には、噴出
口２５から噴出された後燃焼するまでの間に、高沸点燃
料１５の蒸発が進むため、予混合火炎が形成されやす
く、ＮＯｘ排出濃度が低くなる。

【００３３】図３に示した燃焼器では、保炎器１７を省
略してもよい。保炎器１７を省略したときには、パイロ
ット火炎３２からの熱により、低沸点燃料１６と空気の
混合気体がまず着火され、予混合火炎２２はパイロット
火炎３２の近傍から燃焼器の外周側へ向い伝播する。こ
の予混合火炎２２からの熱により高沸点燃料１５と空気
の混合気体が着火する。このように、保炎器１７を省略
したときにも低沸点燃料１６が速く着火され、高沸点燃
料１５は燃焼室３７へ噴出後、さらに蒸発が進行した後
着火されるため、予混合火炎が形成されやすく、ＮＯｘ
排出濃度が低くなる。

【００３４】実施例４図４は低沸点燃料１６と高沸点燃料１５を同一の混合室
８中に噴霧する燃焼器の一実施例である。図３に示した
燃焼器と同様に、燃焼器の中心部にパイロット火炎３２
を形成する。混合室８は、燃焼器中心軸と同軸の円環形
とする。この燃焼器では予混合火炎２２はパイロット火
炎３２からの熱により安定化され、パイロット火炎３２
の近傍から燃焼器の外周側へ向い火炎は伝播する。混合
室８の出口付近に旋回器３８を設け、燃料と空気の混合
気体を旋回流として噴出口２５から噴出する。このよう
に旋回流を形成することにより、燃焼室３７の中心部に
大きな循環流が形成され、この循環流の作用により予混
合火炎２２の安定性はさらに向上する。

【００３５】混合室８の内周から低沸点燃料１６を、外
周から高沸点燃料１５を噴霧する。このように燃料を噴
霧することで、低沸点燃料１６は速く、高沸点燃料１５
は遅れて着火し、予混合火炎が形成されやすくなる。低
沸点燃料１６は混合室８で充分に蒸発されるため、混合
室８の上流側から噴霧する。高沸点燃料１５は混合室８
内での自発火を防ぐため、低沸点燃料１６より下流側か
ら噴霧する。このため、高沸点燃料１５は一部が液滴２
３のまま噴出口２５から噴出されるが、燃焼室３７内で
さらに蒸発が進み、予混合火炎２２に入り燃焼するまで
に液滴２３の多くは消失する。なお、パイロット火炎３
２からの熱のみで予混合火炎２２が充分安定に形成され
るときには、旋回器３８は必ずしも必要ない。また、旋
回器３８のかわりに噴出口２５の内周側に流れの抵抗体
を設けても、予混合火炎２２の安定性を向上できる。

【００３６】実施例５図５は、燃料と空気の混合気体を噴出する噴出口２５を
燃焼器３７の上流側と下流側に配置した燃焼器の一実施
例である。この燃焼器では、高沸点燃料１５は空気と混
合した後、燃焼器上流側から燃焼室３７中に噴出し、噴
出口２５の出口に設けた保炎器１７で火炎を安定化す
る。低沸点燃料１６は、混合室８内で充分に蒸発させ、
空気と混合させた後、燃焼器下流側から燃焼室３７中に
噴出する。低沸点燃料１６と空気の混合気体は燃焼器の
壁面にそって流れ、下流側に設けた保炎器１７に衝突
し、その下流で予混合火炎２２を形成する。

【００３７】この燃焼器では、起動時及び燃焼負荷の低
いときには高沸点燃料１５を供給し燃焼させ、燃焼負荷
が高いときには高沸点燃料１５と低沸点燃料１６を供給
し燃焼させる。沸点の高い燃料を用いるときでも、燃焼
負荷の低いときには比較的予混合燃焼は容易であり、Ｎ
Ｏｘ排出濃度を低くできる。一方、燃焼負荷が高いとき
には高沸点燃料１５をすべて予混合燃焼させるのは難し
く、燃料の一部は液滴２３のまま、図５中に示すように
燃焼室の下流へと流れる。このような燃焼条件下で高沸
点燃料１５のみを燃焼させると、液滴２３は未燃焼物質
として燃焼器外へ排出され、燃焼効率が低下する。しか
し、本発明のように低沸点燃料１６と空気の混合気体を
下流側から噴出し燃焼させると、一たん排出された液滴
２３はしだいに蒸発しながら再び混合気流中へ入り、燃
焼するため未燃焼物質は排出されない。

【００３８】実施例６図６は、液体燃料と気体燃料を使用する燃焼器の一実施
例である。燃焼器の流れ方向上流側に１次燃焼室１３
を、下流側に２次燃焼室１４を設ける。液体燃料４４は
噴霧器１９から直接１次燃焼室１３へ噴霧する。燃焼用
空気２０を旋回器３８を通して１次燃焼室１３へ噴出
し、１次燃焼室１３中で液体燃料４４と燃料用空気２０
を混合させ、拡散火炎４５を形成する。気体燃料４３
は、気体燃料供給ノズル４２から混合室８中に供給し、
燃焼用空気２０と混合させた後噴出口２５から２次燃焼
室中へ噴出する。混合室８へ入る燃焼用空気２０の量
は、流量制御器４１により調整する。噴出口２５の外周
には保炎器１７を設置し、予混合火炎２２を形成する。
図６に示す燃焼器では、窒素分を含む液体燃料を使用す
るときにもＮＯｘを低減することができる。窒素分を含
む燃料の燃焼時に排出されるＮＯｘはフューエルＮＯｘ
と呼ばれ、フューエルＮＯｘの生成速度は温度依存性が
少ないため、予混合燃焼によりＮＯｘを低減することは
できない。フューエルＮＯｘの低減には燃料過濃な条件
で一たん燃焼させ、その後しだいに空気を供給して完全
燃焼させる濃淡燃焼が有効であるが、図６に示す燃焼器
では、旋回器３８を通して供給される空気量を少なくす
ることで液体燃料４４を燃料過濃な条件で一たん燃焼さ
せ、１次燃焼室１３側面に設けた空気導入口４６から空
気を供給し、濃淡燃焼させることができる。濃淡燃焼で
は、ＣＯなどの未燃焼物質が排出されやすいという問題
点があるが、図６に示す燃焼器では２次燃焼室１４中に
予混合火炎２２が形成されているため、１次燃焼室１３
中で一たん排出された未燃焼物質は２次燃焼室１４中で
予混合火炎２２内に入り、再び燃焼するため、未燃焼物
質は排出されにくい。

【００３９】実施例７図７は、２種類の液体燃料を用い、燃焼器の流れ方向上
流側に１次燃焼室１３を、下流側に２次燃焼室１４を設
けた燃焼器の一実施例である。１次燃焼室１３の中心軸
付近に噴霧器１９を設け、この噴霧器１９から直接１次
燃焼室１３中に燃料を噴霧し、パイロット火炎を形成す
る。高沸点燃料１５は混合室中で空気と混合した後、１
次燃焼室１３中へ噴出する。高沸点燃料１５と空気の混
合気体はパイロット火炎からの熱により着火され、１次
燃焼室１３中で火炎を形成する。低沸点燃料１６は、混
合室８内で充分に蒸発され、空気と混合させた後、２次
燃焼室１４中に噴出する。低沸点燃料１６と空気の混合
気体は保炎器１７の先端で着火され、２次燃焼室１４中
で予混合火炎を形成する。この燃焼器では、パイロット
火炎に着火し燃焼器を起動させ、低負荷運転時には高沸
点燃料１５のみを供給し、１次燃焼器１３中でのみ火炎
を形成する。この時にはパイロット火炎での燃焼量を多
くし、パイロット火炎からの熱移動量を高めることによ
り、高沸点燃料１５と空気の混合気体流中に形成される
火炎の安定性を向上させる。運転負荷がある一定値以上
となった時点で低沸点燃料１６の供給を開始し、高負荷
運転時には低沸点燃料１６と高沸点燃料１５を供給し、
１次燃焼室１３中及び２次燃焼室１４中で火炎を形成す
る。この時にはＮＯｘ排出量を低減するため、パイロッ
ト火炎での燃焼量を少なくする。このため、高沸点燃料
１５と空気の混合気体流中に形成される火炎の安定性は
低下し、高沸点燃料１５の一部は燃焼せずに１次燃焼室
１３から排出されるが、２次燃焼器室１４中で再び燃焼
するため未燃焼物質は排出されない。また、未燃の高沸
点燃料１５は１次燃焼室１３中で蒸発した後２次燃焼室
１４中へ入るため、２次燃焼室１４中では予混合燃焼
し、ＮＯｘ排出濃度は低くなる。

【００４０】実施例８図８及び図９は本発明の燃焼器のもう一つの実施例の燃
焼器である。この燃焼器では、パイロットバーナの周囲
に高沸点燃料１５と空気の混合気体の噴出口２５と、低
沸点燃料１６と空気の混合気体の噴出口２５を交互に配
置する。図９は図８の燃焼器のＡ方向からの平面図であ
る。噴出口２５は燃焼器中心軸と同軸の円環上に配置す
る。それぞれの噴出口２５の上流側には燃料の噴霧器を
設置するが、この時、低沸点燃料用噴霧器４７と高沸点
燃料用噴霧器４８を交互に配置する。また、低沸点燃料
用噴霧器４７を設置した噴出口２５の中心部には保炎器
１７を設置する。

【００４１】実施例９図１０は本発明の燃焼器を適用したガスタービン複合発
電設備の系統図である。空気２６は、空気圧縮器１によ
り加圧された後、ガスタービン燃焼器７へ導入される。
高沸点燃料１５と低沸点燃料１６はそれぞれ高沸点燃料
タンク５及び低沸点燃料タンク６から燃料供給管を通し
て燃焼器７中へ供給する。燃焼器７は１次燃焼室１３及
び２次燃焼室１４に分離されており、高沸点燃料１５は
１次燃焼室１３中に直接供給し、拡散火炎を形成する。
低沸点燃料１６は混合室で空気と混合した後２次燃焼室
１４中へ供給し、予混合火炎を形成する。ガスタービン
燃焼器７から排出される燃焼後の気体２８は、ガスター
ビン２へ導入されガスタービン及びガヒタービンと接続
された発電機を駆動する。ガスタービン２から排出され
た燃焼排ガス２７は廃熱回収ボイラ９へ導入され、蒸気
２９を発生される。燃焼排ガス２７はさらに脱硝装置１
０へ導入され、ＮＯｘを窒素分子にまで還元した後、煙
突１２から大気中に放出される。

【００４２】廃熱回収ボイラ９で発生した蒸気は蒸気タ
ービン３へ導入され、蒸気タービン３及び蒸気タービン
３と接続された発電機４を駆動する。蒸気タービン３か
ら排出された蒸気は複水器１１を経て、再び廃熱回収ボ
イラ９へ導入される。ここで、脱硝装置１０ではＮＯｘ
を還元するためにアンモニアが使用されるが、本発明の
燃焼器ではＮＯｘの排出量が少ないため、アンモニアの
使用量を低減することができる。なお、図１０に示した
ガスタービン複合発電設備には本発明のすべての燃焼器
を適用できる。また、廃熱回収ボイラ９の前に脱硝装置
１０を設置してもよく、脱硝装置１０の前後に廃熱回収
ボイラ９を設置してもよい。以上ガスタービン用燃焼器
に関する実施例を説明したが、本発明はガスタービン用
に限るものではなく、燃料の燃焼によりＮＯｘが発生す
るものであれば、例えば、ボイラ、焼却器や化学プラン
ト等で、反応器と呼ばれるものなど、あらゆる燃焼器に
適用してもよい。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、沸点が高く蒸発が難し
い液体燃料を使用しても、自発火により燃焼器が焼損す
る恐れなく、予混合燃焼させることができる。また、安
定な予混合火炎を形成でき、未燃焼物質の排出を防止で
きる。従って本発明によれば、信頼性が高く、広い負荷
変化に対応でき、ＮＯｘ排出量が少なく、燃焼効率の高
い燃焼器が提供できる。本発明のガスタービン用燃焼器
をガスタービン発電設備に適用することで、発電設備に
設けられた脱硝装置で使用するアンモニア量を低減でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃焼方法の一実施例を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の燃焼方法の他の一実施例を示す説明図
である。

【図３】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図４】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図５】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図６】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図７】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図８】本発明の燃焼方法を適用した燃焼器の縦断面図
である。

【図９】図８に示す燃焼器のＡ方向からの平面図であ
る。

【図１０】本発明の燃焼器を適用したガスタービン複合
発電設備の系統図である。

【図１１】実験用燃焼装置の構成図である。

【図１２】ＮＯｘ濃度とその時の混合気体１kgあたりの
発熱量との関係を示すグラフである。

【図１３】燃料の平均噴霧粒子径とその時のＮＯｘ濃度
とその関係を示すグラフである。

【図１４】燃料負荷とＮＯｘ濃度とその関係を示すグラ
フである。

【図１５】各種燃料を予混合燃焼させたときに得られ
た、火炎の概略形状を示す図である。

【図１６】メタノールと灯油の吹き消え曲線を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１：空気圧縮機、２：ガスタービン、３：蒸気タービ
ン、４：発電機、５：高沸点燃料タンク、６：低沸点燃
料タンク、７：ガスタービン燃焼器、８：混合室、９：
廃熱回収ボイラ、１０：脱硝装置、１１：復水器、１
２：煙突、１３：１次燃焼室、１４：２次燃焼室、１
５：高沸点燃料、１６：低沸点燃料、１７：保炎器、１
８：側壁、１９：噴霧器、２０：燃焼用空気、２１：可
燃性予混合気体、２２：予混合火炎、２３：液滴、２
４：微小粒径の液滴、２５：混合気体の噴出口、２６：
空気、２７：燃焼排ガス、２８：燃焼後の気体、２９：
蒸気、３０：水、３１：噴霧用空気、３２：パイロット
火炎、３３：燃料、３４：外筒、３５：内筒、３６：冷
却空気口、３７：燃焼室、３８：旋回器、３９：トラン
ジションピース、４０：タービン翼、４１：流量制御
器、４２：気体燃料供給ノズル、４３：気体燃料、４
４：液体燃料、４５：拡散火炎、４６：空気導入口、４
７：低沸点燃料用噴霧器、４８：高沸点燃料用噴霧器、
４９：仕切り板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林啓信茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者楢戸清茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者黒田倫夫茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者桐上清一茨城県日立市幸町３丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者塚原聰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】沸点の高い燃料を含む空気流と、沸点の
低い燃料を含む空気流とを隣接して形成し、沸点の低い
燃料を含む空気流中から沸点の高い燃料を含む空気流中
へ向かって伝播する火炎を形成することを特徴とする燃
焼方法。
【請求項２】沸点の高い燃料を含む空気流と、沸点の
低い燃料を含む空気流とを隣接して形成し、沸点の低い
燃料を含む空気流の内部または周囲に、燃焼気体の循環
流を形成することを特徴とする燃焼方法。
【請求項３】燃料と空気の混合気体流中に、沸点の高
い燃料を多く含む領域と沸点の低い燃料を多く含む領域
を形成し、沸点の低い燃料を多く含む領域から沸点の高
い燃料を多く含む領域へ向かって伝播する火炎を形成す
ることを特徴とする燃焼方法。
【請求項４】請求項１から３までのいずれか１項に記
載の燃焼方法において、燃料を含む空気流中に形成する
火炎の安定化手段、または、予混合火炎の安定化手段と
して、燃料と空気の混合気体の流れが衝突する抵抗体
を、混合気体流の内部または周囲に設けたことを特徴と
する燃焼方法。
【請求項５】請求項１から４までのいずれか１項に記
載の燃焼方法において、沸点の低い燃料は１分子中に含
まれる炭素数が１０以下の物質であり、沸点の高い燃料
とは１分子中に含まれる炭素数が１０以上の炭化水素を
含む混合物であることを特徴とする燃焼方法。
【請求項６】請求項１から４までのいずれか１項に記
載の燃焼方法において、沸点の低い燃料はメタノール、
エタノール、ナフサ、ガソリン、炭素数１〜５低級アル
カンまたは液化天然ガスであり、沸点の高い燃料とは灯
油、軽油、または重油であることを特徴とする燃焼方
法。
【請求項７】燃焼器の中心軸付近に拡散火炎を形成す
るパイロットバーナを設け、前記パイロットバーナの周
囲に沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する手段を設
け、前記沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する手段の
周囲に沸点の高い燃料を含む空気流を噴出する手段を設
けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項８】燃焼器の中心軸付近に拡散火炎を形成す
るパイロットバーナを設け、前記パイロットバーナの周
囲に、沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する手段と沸
点の高い燃料を含む空気流を噴出する手段を隣接して配
置し、沸点の低い燃料を含む空気流を噴出する噴出口の周囲ま
たは中心に、沸点の低い燃料を含む空気流の流れが衝突
する抵抗体を設けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項９】燃焼器の中心軸付近に拡散火炎を形成す
るパイロットバーナを設け、前記パイロットバーナの周
囲に燃料を含む空気流を噴出する円環状の噴出手段を設
け、該円環状の噴出手段の内周側に沸点の低い燃料を、
外周側に沸点の高い燃料を供給する手段を設けたことを
特徴とする燃焼器。
【請求項１０】請求項９に記載の燃焼器において、前
記空気流の噴出口に空気流が旋回流として噴出する手段
を設けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項１１】請求項９に記載の燃焼器において、前
記空気流の噴出口の内周側に前記空気流の流れが衝突す
る抵抗体を設けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項１２】燃焼器の上流側に沸点の高い燃料と空
気を供給し火炎を形成する手段を設け、燃焼器の下流側
に沸点の低い燃料を空気と混合した後燃焼器中へ噴出す
る手段を設け、前記沸点の低い燃料と空気の混合気体流
の流れが衝突する抵抗体を燃焼器内に設けたことを特徴
とする燃焼器。
【請求項１３】燃焼器の流れ方向上流側に１次燃焼室
を、下流側に２次燃焼室を設け、１次燃焼室中に沸点の
高い燃料と空気を供給し火炎を形成する手段を設け、２
次燃焼室中に沸点の低い燃料を空気と混合した後燃焼器
中へ噴出する手段を設け、前記沸点の低い燃料と空気の
混合気体流を噴出する噴出口の近傍に混合気体の流れが
衝突する抵抗体を設けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項１４】前記沸点の高い燃料と空気を供給して
形成される火炎は拡散火炎であることを特徴とする請求
項１３に記載の燃焼器。
【請求項１５】前記沸点の高い燃料と空気を供給して
形成される火炎の少なくとも一部は予混合火炎であるこ
とを特徴とする請求項１３に記載の燃焼器。
【請求項１６】燃焼器の流れ方向上流側に１次燃焼室
を、下流側に２次燃焼室を設け、１次燃焼室中に窒素を
含む燃料と空気を供給し拡散火炎を形成する手段を設
け、２次燃焼室中に、窒素を含まない沸点の低い燃料
を、空気と混合した後燃焼器中へ噴出する手段を設け、
前記沸点の低い燃料と空気の混合気体流を噴出する噴出
口の近傍に混合気体流の流れが衝突する抵抗体を設けた
ことを特徴とする燃焼器。
【請求項１７】前記抵抗体は、前記噴出口の外周また
は中心に設けたことを特徴とする請求項１３から１６ま
でのいずれか１項に記載の燃焼器。
【請求項１８】液体燃料と空気の混合気体を噴出する
噴出口と、前記混合気体を噴出する前に液体燃料と空気
を混合する混合室と、前記混合室中に液体燃料を霧化
し、供給する噴霧器とを備えた燃焼器において、前記混
合室の中心軸付近に沸点の低い燃料の噴霧器を、前記混
合室の外周付近に沸点の高い燃料の噴霧器を設け、前記
噴出口の中心部に混合気体流の流れが衝突する抵抗体を
設けたことを特徴とする燃焼器。
【請求項１９】請求項７から１８までのいずれか１項
に記載の燃焼器と、前記燃焼器内で発生した燃焼気体に
より駆動するタービンと、前記ガスタービンの駆動によ
り発電を行う発電機とを備えたことを特徴とするガスタ
ービン発電設備。
【請求項２０】予混合火炎を形成する手段を有する燃
焼器と、前記燃焼器内で発生した燃焼気体により駆動す
るタービンと、前記ガスタービンの駆動により発電を行
う発電機と、沸点の異なる複数の燃料を燃焼器に供給す
る設備を備えたガスタービン発電設備の運転方法におい
て、燃焼器への燃料供給を前記ガスタービンの運転負荷
が低いときには沸点の高い燃料の供給割合を高くし、運
転負荷が高いときには沸点の低い燃料の供給割合を高く
することを特徴とするガスタービン発電設備の運転方
法。