JPH0874604A - 液体燃料の燃焼方法及び燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体燃料を燃焼させる際に火炎安定性を良好
に保ち、かつＮＯx排出量を低くする。 【構成】 予混合燃焼用燃料は予混合燃焼用アトマイザ
１１から噴霧用空気２を用いて、混合室１７に噴霧さ
れ、燃焼用空気４５と混合された後、燃焼室１２で予混
合火炎を形成する。燃料粒子の噴霧は、噴霧された燃料
粒子の速度と混合室１７中の燃焼用空気の流速の比がガ
スタ−ビンの負荷に応じて最適な値となるように制御さ
れる。噴霧状態は、気液重量比（噴霧空気質量流量／燃
料質量流量）を変化させることで制御され、それぞれの
ガスタ−ビンの負荷のもとで最適な気液重量比の値が噴
霧空気流量判定装置２３で選定される。この選定結果と
燃料流量から、噴霧用空気２の流量が決定される。同時
に燃焼振動強度解析装置２１により燃焼室の燃焼振動強
度が解析され、圧力変動の大きさが予め定めた値より大
きいときには、先に決定された噴霧用空気２の流量が修
正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体燃料の燃焼方法及
び燃焼装置に関する。

【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。

【０００３】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こ
とである。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、たとえ燃料が稀薄の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
料が稀薄の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−
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）。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。

【０００４】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、例え
ば米国特許3483701号、3530667号、3657885号などに記
載の燃焼器のように、これまでにも様々な工夫がなされ
ているが、実用燃焼器で、液体燃料を完全に蒸発させる
のは困難である。一方、航空技術研究所資料TM−470で
は、燃料噴射弁の構造とＮＯx濃度との関係を調べ、液
体燃料が完全には蒸発していないときのＮＯx排出特性
を検討している。この報告では、液体燃料を完全に蒸発
することができなくとも、燃料噴射弁の構造を工夫する
ことで、ＮＯx濃度を完全予混合燃焼時(燃料を完全に蒸
発し空気と混合した、理想的な燃焼条件)と実用的には
大差がない程度にまで低減できることを示している。

【０００５】一方、このような液体燃料の稀薄予混合燃
焼を実用化するためには、ＮＯx濃度のみならず、吹き
消え限界、振動燃焼発生限界、逆火限界等の火炎安定性
についても考慮する必要があるが、上記の従来技術では
火炎安定性については考慮されていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術では液体燃料を稀薄予混合燃焼させたとき、ＮＯx濃
度を低減するために必要な燃焼器、液体燃料の噴霧装置
については提案されていたが、提案した燃焼器、液体燃
料の噴霧装置を採用することで火炎安定性が向上するの
か、低下するのかについては記載されていなかった。ま
た、火炎安定性を向上させるための方法も記載されてい
なかった。

【０００７】本発明の目的は、火炎安定性を良好に保
ち、かつＮＯx排出量を低くする、液体燃料の燃焼方
法、液体燃料用燃焼装置の運転方法、及び液体燃料用燃
焼装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、微粒化した液体燃料を空気流中に噴霧して
空気と混合し、混合した液体燃料の一部を蒸発させた
後、該混合された燃料を燃焼させて火炎を形成する、液
体燃料の燃焼方法において、前記空気流の流速に対応し
て、前記微粒化した液体燃料の噴霧速度と前記空気流の
流速との比を制御することを特徴とする。

【０００９】上記目的はまた、微粒化した液体燃料を空
気流中に噴霧して空気と混合し、混合した液体燃料の一
部を蒸発させた後、該混合された燃料を燃焼させて火炎
を形成する、液体燃料の燃焼方法において、前記燃焼に
おける燃焼振動の強度に対応して、前記微粒化した液体
燃料の噴霧速度と前記空気流の流速との比を制御するこ
とによっても達成される。

【００１０】上記目的はまた、液体燃料を微粒化し噴霧
するアトマイザと、該アトマイザから噴霧された燃料と
所定の方向に流れている空気流とを混合させる混合室
と、該混合室で形成された燃料と空気の混合物を噴出し
燃焼させる燃焼室とを含んでなる燃焼装置の運転方法に
おいて、前記燃焼装置の負荷に対応して、前記アトマイ
ザから噴霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流
の流速の比を制御することによっても達成される。

【００１１】ここで、前記アトマイザから噴霧する燃料
微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の比を制御す
る方法としては、前述のように、燃焼装置の負荷に対応
して制御する方法のほかに、前記混合室中の空気流の流
速に対応して制御する方法、前記燃焼室中の燃焼振動の
強度に対応して制御する方法がある。

【００１２】上記目的はさらに、液体燃料を微粒化し噴
霧するアトマイザと、該アトマイザから噴霧された燃料
と所定の方向に流れている空気流とを混合させる混合室
と、該混合室で形成された燃料と空気の混合物を噴出し
燃焼させる燃焼室とを含んでなる燃焼装置に、前記燃焼
装置の負荷に対応して、前記アトマイザから噴霧する燃
料微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の比が最適
となるような噴霧条件を判定する最適噴霧条件判定手段
と、前記燃料微粒子の最適噴霧条件判定手段から出力さ
れた最適噴霧条件信号に対応して前記燃料微粒子の噴霧
条件を制御する噴霧条件制御手段とを設けることによっ
ても達成される。

【００１３】上記目的はさらに、液体燃料を微粒化し噴
霧するアトマイザと、該アトマイザから噴霧された燃料
と所定の方向に流れている空気流とを混合させる混合室
と、該混合室で形成された燃料と空気の混合物を噴出し
燃焼させる燃焼室とを含んでなる燃焼装置に、前記混合
室中の空気流速に対応して、前記アトマイザから噴霧す
る燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の比が
最適となるような噴霧条件を判定して最適噴霧条件信号
を出力する最適噴霧条件判定手段と、該最適噴霧条件判
定手段から出力された最適噴霧条件信号を入力として前
記燃料微粒子の噴霧条件を制御する噴霧条件制御手段と
を設けることによっても達成される。

【００１４】上記目的はさらに、液体燃料を微粒化し噴
霧するアトマイザと、該アトマイザから噴霧された燃料
と所定の方向に流れている空気流とを混合させる混合室
と、該混合室で形成された燃料と空気の混合物を噴出し
燃焼させる燃焼室とを含んでなる燃焼装置に、前記燃焼
室中の燃焼振動強度に対応して、前記アトマイザから噴
霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の
比が最適となるような噴霧条件を判定して最適噴霧条件
信号を出力する最適噴霧条件判定手段と、前記最適噴霧
条件判定手段から出力された最適噴霧条件信号を入力と
して前記燃料微粒子の噴霧条件を制御する噴霧条件制御
手段とを設けることによっても達成される。

【００１５】前記アトマイザは、前記混合室で燃料と混
合される空気流より高い圧力の微粒化用空気が供給され
るようにしておくのが望ましい。

【００１６】前記最適噴霧条件判定手段は、具体的に
は、前記アトマイザ中に供給する燃料と前記微粒化用空
気の流量比を選定する手段としてよい。

【００１７】前記最適噴霧条件信号は、具体的には、前
記アトマイザ中に供給する燃料と前記微粒化用空気の流
量比、もしくは前記微粒化用空気の流量を示す信号を示
す信号としてよい。

【００１８】前記噴霧条件制御手段は、具体的には、前
記アトマイザ中に供給する前記微粒化用空気の流量を制
御する手段としてよい。

【００１９】本発明の燃焼装置は、さらに、前記燃焼装
置の負荷と、その時に前記アトマイザ中に供給する燃料
と前記微粒化用空気の最適な流量比との関係を表すプロ
グラムを、前記最適噴霧条件判定手段中に備えているこ
とが望ましい。

【００２０】本発明の燃焼装置は、さらに、前記混合室
中の空気流速と、その時に前記アトマイザ中に供給する
燃料と前記微粒化用空気の最適な流量比との関係を表す
プログラムを前記前記最適噴霧条件判定手段中に備えて
いることが望ましい。

【００２１】本発明の燃焼装置は、さらに、前記燃焼室
中での圧力の時間変動を測定する手段と、前記圧力の時
間変動を周波数解析し燃焼振動強度を出力する手段と、
前記燃焼振動強度が予め定めた許容値を超えた場合に、
前記アトマイザ中に供給する燃料と前記微粒化用空気の
流量比を大きくする手段とを備えていることが望まし
い。

【００２２】

【作用】ガスタ-ビン燃焼器等では、ＮＯx排出量を低減
することと、火炎の失火、逆火を防ぐことが同時に求め
られる。ＮＯx排出量を低減することと、火炎の失火、
逆火を防ぎ、安定な火炎を形成することの、どちらがよ
り重要な課題であるかは、燃焼器の運転条件、負荷等に
より異なる。

【００２３】図５は、発明者等が種々の液体燃料を用い
て実験した結果得られた、液体燃料を予蒸発予混合燃焼
させたときの、火炎の吹き消え限界、及び逆火限界の一
般的な特徴を予混合気体の空気比を横軸に、噴出速度を
縦軸にとって示すものである。図中、高空気比側の曲線
Ａが吹き消え限界を、低空気比側の曲線Ｂが逆火限界を
表す。安定に燃焼するのは、予混合気体の空気比と噴出
速度が、図中の吹き消え限界を示す曲線Ａと逆火限界を
示す曲線Ｂの間にあるときである。また、図中縦軸の噴
出速度は、混合室中での燃焼用空気の平均流速である。

【００２４】図５に示すように、噴出速度を一定に保
ち、空気比を減少させると逆火が生じ、空気比を増加さ
せると吹き消えが生じる。また、ＮＯx排出量は、予混
合気体の空気比を高くすると低くなる傾向がある。

【００２５】負荷が低いときには、予混合気体の噴出速
度が小さく、この時には火炎の吹き消え、逆火が共に生
じやすいため、安定な火炎を形成することがより重要な
課題である。一方、負荷が高いときには、予混合気体の
噴出速度が大きく、この時には逆火のおそれはあまりな
い。また、負荷が低いときと比べると、吹き消えも生じ
にくい。ただ、燃焼量が増加するため、排出されるＮＯ
xの総量は増える。従って、負荷が高いときには、負荷
が低いときと比べて、ＮＯx排出量の低減がより重要で
ある。

【００２６】なお、図５では吹き消え限界と逆火限界を
それぞれ１本の曲線で示しているが、液体燃料を用いた
ときには、燃料の噴霧条件を変化させると吹き消え限
界、逆火限界は変化する。この時同時に、ＮＯx排出特
性も変化する。従って、負荷が低いときには安定燃焼範
囲が広くなるよう、負荷が高いときにはＮＯx排出量が
低減されるよう、燃料の噴霧条件を制御することが必要
である。

【００２７】発明者らが検討の結果見出した、ＮＯxの
低減及び、安定燃焼範囲の拡大に必要な燃料の噴霧条件
は以下の通りである。

【００２８】（１）ＮＯxの低減には、燃料粒子の蒸発
度をできるだけ高くすることが最も重要である。ただ
し、燃料粒子の蒸発度と安定燃焼範囲の広さには関連は
見られない。

【００２９】（２）安定燃焼範囲の拡大には、燃料粒子
の速度と燃焼用空気速度の差を、できるだけ少なくする
ことが最も重要である。ただし、燃料粒子の速度と燃焼
用空気速度の差と、ＮＯx排出濃度との間には関連が見
られない。

【００３０】従って、ＮＯxの低減と安定燃焼範囲の拡
大に対しては、噴霧条件のなかの異なった因子をそれぞ
れ制御する必要がある。特に、燃焼負荷が低いときに
は、吹き消え、逆火を防ぐため、燃焼用空気の流速に合
わせて燃料の噴霧条件を細かく制御する必要がある。

【００３１】なお一般に、吹き消え、逆火が生じる前
に、それに先立ち燃焼振動が生じることが多く、この時
には強い圧力変動が生じる。このため、燃焼装置内の圧
力変動を測定し、圧力変動の強さが一定値を超えたとき
に気液重量比を小さくするよう燃焼条件を制御したの
で、吹き消え、逆火を防ぐことができる。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の実施例が適用されたガスタ−ビ
ン発電設備の系統図である。

【００３３】図示の設備は、燃料タンク３５と、この燃
料タンク３５に接続された燃焼装置１００と、この燃焼
装置１００で生成された燃焼ガスで駆動されるガスター
ビン７と、このガスタービン７に駆動される発電機８及
び空気圧縮機６と、を含んで構成されている。空気圧縮
機６は燃焼装置１００に接続されて圧縮空気を供給する
ようになっている。

【００３４】本発明の実施例である図示の燃焼装置１０
０は、前記燃料タンク３５に接続されて燃料を圧送する
燃料供給装置３６と、この燃料供給装置３６の出側に互
いに並列に接続された予混合燃焼用燃料流量制御弁２７
及び拡散燃焼用燃料流量制御弁２８と、これらの弁に接
続されて燃料の供給を受ける燃焼器２００と、前記空気
圧縮器６の吐出口と燃焼器２００を接続する燃焼用空気
配管４５Ａと、該燃焼空気配管４５Ａに噴霧用空気流量
制御弁４を介して接続された昇圧用小型圧縮器３と、こ
の昇圧用小型圧縮器３の吐出口と前記燃焼器２００を接
続する噴霧用空気配管２Ａと、負荷信号３３を入力とし
て燃料流量及び稀釈空気量を決定する基本制御装置３２
と、該基本制御装置３２に接続されて前記予混合燃焼用
燃料流量制御弁２７の開度を制御する予混合燃焼用燃料
流量制御装置２６と、同じく基本制御装置３２に接続さ
れて前記拡散燃焼用燃料流量制御弁２７の開度を制御す
る拡散燃焼用燃料流量制御装置２５と、燃焼器２００の
圧力センサ１９に接続され圧力変動信号２０を受け取る
燃焼振動強度解析装置２１と、該燃焼振動強度解析装置
２１および前記基本制御装置３２に接続された噴霧空気
流量判定装置２３と、該噴霧空気流量判定装置２３が出
力する噴霧用空気流量制御信号２４を入力として前記噴
霧用空気流量制御弁４の開度を制御する噴霧用空気流量
制御装置５と、前記基本制御装置３２が出力する希釈空
気流量制御信号１８を入力として燃焼器２００のスライ
ドリング３７の位置を制御する稀釈空気量制御装置１４
と、を含んで構成されている。

【００３５】燃焼器２００は、円筒形の燃焼器ケーシン
グ胴１５Ａと、この燃焼器ケーシング胴１５Ａの燃料供
給側（上流側）端部を塞ぐように取り付けられたケーシ
ング端板１５Ｂと、燃焼器ケーシング胴１５Ａに同心に
内装された段付き円筒状の内胴１５Ｃと、内胴１５Ｃの
ケーシング端板１５Ｂ側（小径部）内部に、該内胴１５
Ｃに内接して配置され下流端が開放された円筒状の複数
の混合室１７と、この混合室１７の下流端に支持板３９
に支持されて配置された保炎器１６と、前記複数の混合
室１７の中央、つまり内胴１５Ｃのケーシング端板１５
Ｂ側中心線上に配置された円筒状の拡散燃焼用アトマイ
ザ区画１５Ｄと、前記複数の混合室１７のそれぞれにケ
ーシング端板１５Ｂを貫通して配置された二重管状の予
混合燃焼用アトマイザ１１と、前記拡散燃焼用ノズル区
画１５Ｄにケーシング端板１５Ｂの中心を貫通して配置
された二重管状の拡散燃焼用アトマイザ１３と、燃焼器
ケーシング胴１５Ａ及び内胴１５Ｃの大径部を貫通して
配置され内胴１５Ｃの大径部（燃焼室１２）内の圧力を
検出して圧力変動信号２０を出力する圧力センサ１９
と、内胴１５Ｃの大径部の円周壁面に形成された稀釈空
気孔１５Ｅと、内胴１５Ｃの外周面上を軸線方向に進退
して前記稀釈空気孔１５Ｅを開閉するスライドリング３
７と、とを含んで構成されている。

【００３６】予混合燃焼用アトマイザ１１は、二重管で
構成されており、内管が予混合燃焼用燃料流量制御弁２
７に接続され、外管と内管の間の空間が昇圧用小型圧縮
器３の吐出口に噴霧用空気配管２Ａで接続されている。
内管の下流端は外管の下流端と所定の間隔を隔てて配置
され、内管の下流端面には燃料噴出用の小孔が設けられ
ている。外管の下流端面には燃料を霧化して混合室１７
に噴出する小孔が設けられている。

【００３７】拡散燃焼用アトマイザ１３は、予混合燃焼
用アトマイザ１１と同様に二重管で構成されており、内
管が拡散燃焼用燃料流量制御弁２８に接続され、外管と
内管の間の空間が昇圧用小型圧縮器３の吐出口に噴霧用
空気配管２Ａで接続されている。内管の下流端は外管の
下流端と所定の間隔を隔てて配置され、内管の下流端面
には燃料噴出用の小孔が設けられている。外管の下流端
面には燃料を霧化して燃焼室１２に噴出する小孔が設け
られている。拡散燃焼用ノズル区画１５Ｄには、拡散燃
焼用アトマイザ１３の外管外周を取り囲んで同心状に円
筒状の燃焼用空気４５の流路が形成されており、その下
流端は旋回器３８を介して燃焼室１２に開孔している。

【００３８】燃焼器ケーシング胴１５Ａと内胴１５Ｃの
間は、燃焼用空気流路区画１５Ｆをなしており、前記燃
焼用空気配管４５Ａは、該燃焼用空気流路区画１５Ｆの
下流側端部に接続されている。燃焼用空気流路区画１５
Ｆは、混合室１７の上流側端部、拡散燃焼用アトマイザ
１３の外管外周を取り囲んで同心状に形成された円筒状
の燃焼用空気４５の流路の上流側端部ともそれぞれ連通
され、燃焼用空気を供給するようになっている。

【００３９】以下、蒸気構成の装置の動作を説明する。
液体燃料は、燃料タンク３５から、燃料供給装置３６を
経て燃焼器２００に供給される。ここで、燃料供給装置
３６にはポンプ等が用いられる。燃料供給装置３６から
送り出された燃料は、予混合燃焼用燃料と拡散燃焼用燃
料の２系統に分けられ、それぞれ予混合燃焼用燃料流量
制御弁２７及び拡散燃焼用燃料流量制御弁２８により流
量が調節される。流量が調節された後、予混合燃焼用燃
料は予混合燃焼用アトマイザ１１から混合室１７に噴霧
され燃焼用空気４５と混合される。混合室１７で混合さ
れた燃料と空気は燃焼室１２中に噴出され、予混合火炎
を形成する。この予混合火炎は保炎器１６により保持さ
れる。拡散燃焼用燃料は拡散燃焼用アトマイザ１３から
燃焼室１２中に直接噴霧され、燃焼室１２中で燃焼用空
気４５と混合され、拡散火炎を形成する。

【００４０】空気１は、空気圧縮器６に吸入され、昇圧
される。昇圧された空気の大部分は燃焼用空気４５とし
て燃焼用空気配管４５Ａを経て燃焼器２００の燃焼用空
気流路区画１５Ｆへ送られる。燃焼用空気４５の多く
は、予混合火炎あるいは拡散火炎を形成するために用い
られる。予混合火炎を形成するための空気は、燃焼用空
気流路区画１５Ｆで余熱されたのち、混合室１７を経て
燃焼室１２中に噴出される。拡散火炎を形成するための
空気は、混合室１７を経ずに、燃焼用空気流路区画１５
Ｆから拡散燃焼用アトマイザ１３の周囲を経て旋回器３
８を通って燃焼室１２中に噴出される。燃焼用空気４５
の一部は、稀釈空気４６として、燃焼用空気流路区画１
５Ｆから稀釈空気孔１５Ｅを経て直接燃焼室１２の下流
側に送入される。この稀釈空気４６の量はスライドリン
グ３７により調節される。通常は、ガスタ−ビン負荷が
小さいときには稀釈空気流量が多く、ガスタ−ビン負荷
が大きいときには稀釈空気流量が少なくなるよう、スラ
イドリング３７を動かして稀釈空気孔１５Ｅの開度を調
節する。このように稀釈空気４６の量を調節すること
で、混合室１７へ供給する空気量を望ましい値に設定す
ることができる。なお、図１中には示していないが、燃
焼用空気４５の一部は燃焼器の壁面を冷却するためにも
用いられる。

【００４１】空気圧縮器６で昇圧された空気の一部は、
昇圧用小型圧縮器３へ送られ、噴霧用空気２として用い
られる。噴霧用空気２は予混合燃焼用アトマイザ１１、
及び拡散燃焼用アトマイザ１３へ供給され、燃料を微粒
化するために用いられる。噴霧用空気２の流量は、噴霧
用空気流量制御弁４により調節される。

【００４２】燃焼器２００から排出される高温燃焼気体
１０は、ガスタ−ビン７へ導かれ、ガスタ−ビン７を駆
動し、ガスタ−ビン７は結合された発電機８と空気圧縮
器６を駆動する。ガスタ−ビン７を駆動した後の燃焼排
ガス９は、図示しない廃熱回収ボイラ、排煙脱硝装置を
経て、図示しない煙突から放出される。

【００４３】次に、燃料流量、空気流量の制御方法につ
き説明する。

【００４４】燃料流量及び稀釈空気量は、基本制御装置
３２で決定される。基本制御装置３２には、ガスタ−ビ
ンの負荷要求に基づき図示されていない装置から出力さ
れる負荷信号３３が送られ、この負荷信号３３及び基本
制御装置３２に備えられた燃料投入計画に基づき、燃料
流量及び稀釈空気流量が決定され、燃料流量制御信号３
１、予混合燃焼用燃料流量制御信号２９、拡散燃焼用燃
料流量制御信号３０、及び稀釈空気流量制御信号１８が
出力される。

【００４５】燃料供給装置３６では、燃料流量制御信号
３１に基づき、燃料供給装置３６中のポンプに接続され
たモ−タ−の回転数を制御する。予混合燃焼用燃料流量
制御装置２６は、予混合燃焼用燃料流量制御信号２９に
基づき予混合燃焼用燃料流量制御弁２７の開度を決定
し、予混合燃焼用燃料流量制御装置２６中に設けられた
モ−タ−により予混合燃焼用燃料流量制御弁２７の開度
を調整する。拡散燃焼用燃料流量制御装置２５は、拡散
燃焼用燃料流量制御信号３０に基づき拡散燃焼用燃料流
量制御弁２８の開度を決定し、拡散燃焼用燃料流量制御
装置２６中に設けられたモ−タ−により拡散燃焼用燃料
流量制御弁２８の開度を調整する。稀釈空気流量制御装
置１４は、稀釈空気流量制御信号１８に基づき稀釈空気
孔１５Ｅの開度を決定し、稀釈空気流量制御装置１４中
に設けられたモ−タ−によりスライドリング３７を移動
させて稀釈空気孔１５Ｅの開度を決定された開度に調整
する。なお、基本制御装置３２からは、以上述べた制御
信号の他に、予混合燃焼用燃料流量信号３４が噴霧空気
流量判定装置２３へ出力される。

【００４６】噴霧用空気２の流量は、噴霧空気流量判定
装置２３で決定される。噴霧空気流量判定装置２３には
ガスタ−ビンの負荷とその時の最適な気液重量比（噴霧
空気質量流量／燃料質量流量）を表すプログラムが備え
られており、負荷信号３３に基づいて最適な気液重量比
が選定される。噴霧空気流量判定装置２３は、次いで、
選定された気液重量比及び入力された予混合燃焼用燃料
流量信号３４に基づき最適な噴霧空気流量を決定し、噴
霧空気流量制御信号２４を噴霧用空気流量制御装置５に
出力する。噴霧用空気流量制御装置５は、噴霧用空気流
量制御信号２４に基づき噴霧用空気流量制御弁４の開度
を決定し、噴霧用空気流量制御装置５中に設けられたモ
−タ−により噴霧用空気流量制御弁４の開度を決定され
た開度に調整する。

【００４７】図１中の燃焼器２００に設けられている圧
力センサ１９は、圧力変動信号２０を燃焼振動強度解析
装置２１へ出力する。燃焼振動強度解析装置２１は、圧
力変動信号２０の周波数解析を行って圧力変動の大きさ
と、圧力変動が最も大きくなる周波数を求め、圧力変動
の大きさが予め定めた値より大きいときに圧力変動の大
きさを表す燃焼振動強度信号２２を噴霧空気流量判定装
置２３及び基本制御装置３２に出力する。燃焼振動強度
信号２２が出力されたときには、噴霧空気流量判定装置
２３は、入力された燃焼振動強度信号２２の大きさに応
じて、噴霧空気流量判定装置２３でガスタ−ビンの負荷
に対応して選定される最適な気液重量比を修正する。通
常、燃焼振動強度信号２２が大きいときには、気液重量
比が小さくなるよう、気液重量比が修正される。

【００４８】図２は、本実施例の一変形例であり、ここ
では混合室１７付近のみを拡大して示した。図１の実施
例では噴霧空気流量が一つの弁（噴霧用空気流量制御弁
４）で制御されるが、図２の燃焼装置では、昇圧用小型
圧縮器３の吐出側に互いに並列に複数個の弁が設けら
れ、噴霧空気は予混合燃焼用アトマイザ、拡散燃焼用ア
トマイザにそれぞれ各１個の弁から供給される。したが
って噴霧空気流量は、各アトマイザ毎に制御される。噴
霧粒子の粒径、速度等のアトマイザの特性は、製作時の
寸法誤差の影響により、アトマイザ毎に多少異なるが、
アトマイザ毎に噴霧空気流量を制御することにより、そ
れぞれのアトマイザについて最も望ましい噴霧条件を設
定できる。

【００４９】噴霧条件には、燃料流量、噴霧空気流量が
あるが、燃料流量を決めるものとして、燃料流量制御信
号３１、予混合燃焼用燃料流量制御信号２９、予混合燃
焼用燃料流量信号３４があり、噴霧空気流量を決めるも
のとして、噴霧空気流量制御信号２４、稀釈空気流量制
御信号１８がある。これらの信号が最適の噴霧条件を構
成する値を示す信号、つまり最適噴霧条件信号として各
出力元から出力される。各出力元は、それぞれ噴霧条件
が最適となるような値を判定して信号を出力するもので
あり、各出力元は最適噴霧条件判定手段でもある。これ
に対し、前記最適噴霧条件信号に基づいて噴霧条件を制
御する噴霧条件制御手段は、燃料流量制御信号３１に対
して燃料供給装置３６、予混合燃焼用燃料流量制御信号
２９に対して予混合燃焼用燃料流量制御装置２６、予混
合燃焼用燃料流量信号３４に対して噴霧空気流量判定装
置２３、噴霧用空気流量制御信号２４に対して噴霧用空
気流量制御装置５、稀釈空気流量制御信号１８に対して
稀釈空気量制御装置１４である。なお、ここでいう望ま
しい噴霧条件とは、アトマイザ１１から噴霧される燃料
微粒子の速度と混合室１７の空気流の流速の比が適切な
値となるような噴霧条件である。

【００５０】図３は、図１または図２のガスタ−ビン発
電設備での、ガスタービンの負荷を横軸にとり燃料流量
を縦軸にとって両者の関係を決める燃料投入計画の一例
を示す図である。図示の例では、ガスタ−ビンの起動か
らある中間負荷に達するまでの間は、拡散燃焼用燃料の
みが供給され、ある中間負荷Ｉに達した後、予混合燃焼
用燃料の供給が開始される。また、予混合燃焼用燃料の
供給が開始された後、拡散燃焼用燃料の供給量が減少さ
れる。

【００５１】図４は、図３に示すように燃料を供給した
ときの、ガスタ−ビン負荷とその時の最適な気液重量比
との関係の一例を、ガスタ−ビン負荷を横軸に、帰依器
重量比を横軸に、それぞれとって示す図である。なお、
図４には予混合燃焼用アトマイザの気液重量比のみを示
した。予混合燃焼用燃料の供給を開始する、負荷Ｉの条
件では、気液重量比を小さくしてある。これは、火炎の
逆火を防ぐためである。図１または図２に示した予混合
燃焼用アトマイザを用いたときには、気液重量比を小さ
くするとＮＯx排出量はやや増加するが、逆火は生じに
くい。一方、負荷Ｉの燃焼条件では逆火が生じやすい。
逆火が生じると燃焼器が破壊されるため、負荷Ｉの燃焼
条件では気液重量比が小さい条件で運転すべきである。
これに対して、ガスタ-ビン負荷が１００％に近い負荷I
Iの条件では、逆火は生じにくいが、燃料供給量が多い
ためＮＯx排出量は多くなりやすい。従って、この条件
ではＮＯx排出量を少なくできる、気液重量比が大きい
条件で運転するのが望ましい。

【００５２】図４に示すように、ガスタ−ビン負荷に応
じて気液重量比を制御するのが望ましい理由を、図６の
燃焼装置を用いて得た実験結果によりさらに説明する。
図６の燃焼装置では、気液重量比を変えることの他に、
アトマイザ１１を流れ方向に対して移動させることによ
り、予蒸発予混合距離Ｌを変えることができる。したが
って、この燃焼器での燃料の噴霧条件は、気液重量比を
変えることと、予蒸発予混合距離（Ｌ，Ｌ’）を変える
ことの、二つの方法で変更できる。また、この燃焼器
は、測定窓４６を通して、噴霧粒子の速度、濃度等の噴
霧状態を観測できるようにしてある。

【００５３】図７は、図６の燃焼器で用いたアトマイザ
１１の縦断面図である。アトマイザは２重管で構成され
ている。燃料４２は、中心部の管（内管）に流入し、先
端部の複数個の穴（例えば三角形の頂点をなすように配
置された３個の孔）より高速で噴出する。この時、前記
複数個の穴から噴出した燃料は、外側の管（内管と外管
の間）より導入した噴霧用空気２と衝突することにより
微粒化される。微粒化された燃料（例えばナフサや灯
油）と空気の混合流体は、噴出口端面Ａでさらに微粒化
され、アトマイザから噴出される。

【００５４】図８に、図６の燃焼器を用いたときの、吹
き消え限界及び逆火限界を、横軸に空気比、縦軸に予混
合気体の噴出速度をとって示す。Ｔinは混合室中の燃焼
空気温度、wa／wlは気液重量比を、それぞれ示す。低空
気比側の線が逆火限界、高空気比側の線が吹き消え限界
である。燃料により吹き消え限界及び逆火限界の空気比
の絶対値は異なる。ただし、噴出速度が高くなると逆火
限界の空気比は低くなる、噴出速度を３０m／s以下にし
たときには噴出速度が小さいほど安定燃焼できる空気比
の範囲が狭くなる、等の特徴は燃料によらず同じであ
る。なお、図６の燃焼器で逆火が生じるときには、それ
に先立ち強い燃焼振動が発生した。

【００５５】図９は予蒸発予混合距離（Ｌ'）を一定と
し気液重量比（wa/wl）を変えて、噴霧粒子の濃度を測
定した結果を、気液重量比を横軸、粒子濃度（相対値）
を縦軸にとって示したものである。λは空気比を、Ｖは
混合室における燃焼空気流速を、それぞれ示す。図１０
は気液重量比を一定とし予蒸発予混合距離を変えて、噴
霧粒子の濃度を測定した結果を、予蒸発予混合距離
（Ｌ'）をを横軸、粒子濃度（相対値）を縦軸にとって
示したものである。噴霧粒子の濃度が小さくなることは
蒸発が促進されたことを意味する。これらの結果から、
気液重量比を大きく、予蒸発予混合距離を長くすると蒸
発が促進されることがわかる。

【００５６】図１１に、気液重量比がＮＯｘ排出濃度と
吹き消え限界空気比及び逆火限界空気比に与える影響を
示す。気液重量比を大きくし、蒸発を促進すると、ＮＯ
ｘ排出濃度は減少するが、安定燃焼できる空気比の範囲
は狭くなる。

【００５７】図１２に、予蒸発予混合距離がＮＯｘ排出
濃度と安定燃焼範囲に及ぼす影響を示す。予蒸発予混合
距離を長くし、蒸発を促進するとＮＯｘ濃度は減少し、
安定燃焼できる空気比の範囲も広くなる。

【００５８】図１１及び図１２の結果から考えると、気
液重量比と予蒸発予混合距離のどちらを変化させた場合
にも、蒸発を促進するとＮＯｘ濃度は減少する。即ち、
ＮＯｘ濃度と、蒸発した燃料の割合には相関がある。一
方、火炎安定性についてみると、気液重量比を変えたと
きには、蒸発を促進すると安定燃焼できる空気比の範囲
は狭くなるのに対し、予蒸発予混合距離を変えたときに
は、蒸発を促進すると安定燃焼できる空気比の範囲は広
くなっており、気液重量比を変えたときと予蒸発予混合
距離を変えたときでは、火炎安定性に及ぼす影響が逆で
ある。従って、火炎の安定性と蒸発した燃料の割合には
相関は見られない。火炎の安定性は未蒸発の粒子の挙動
に影響を受けると考えられる。

【００５９】未蒸発の粒子の挙動のうち重要と考えられ
るのは、粒子の速度と粒径である。未蒸発の粒子の粒径
及び速度を測定した結果を図１３〜１６に示す。

【００６０】図１３及び１４は、噴霧粒子粒径の測定結
果である。図１３に示すように、気液重量比を小さくす
ると粒径は大きくなり、このとき火炎安定性は向上す
る。この結果だけを考えると、噴霧粒子の粒径を大きく
すると火炎安定性は向上するとみられる。しかし、図１
４に示すように、予蒸発予混合距離の違いは粒径にあま
り影響を与えないにもかかわらず、予蒸発予混合距離を
長くすると火炎安定性は向上している。従って、図１３
及び１４の両者の結果から考えると、噴霧粒子の粒径と
火炎安定性との関連性はあまりないと判断できる。

【００６１】図１５及び１６は、噴霧粒子速度の測定結
果である。ここで、縦軸には、粒子の速度の時間平均値
を燃焼用空気の平均速度で割った値、横軸には気液重量
比（図１５）または予蒸発予混合距離（図１６）を示し
た。気液重量比または予蒸発予混合距離のいずれを変化
させた場合にも、噴霧粒子の平均速度と空気速度の差が
小さく、また噴霧粒子の速度変動が小さいほど、火炎安
定性は向上する。

【００６２】以上の結果をまとめると、火炎安定性に最
も影響を与えるのは燃料粒子の速度であり、予蒸発予混
合室中での燃料粒子速度と燃焼用空気速度の差が少ない
ほど火炎安定性は良好である。一方、ＮＯｘ排出濃度に
影響するのは燃料粒子の蒸発度であり、蒸発した燃料の
割合が大きいほどＮＯｘ排出濃度は低い。

【００６３】これらの結果から考えると、ＮＯｘ排出濃
度が低く、かつ安定性の良い火炎を形成するために必要
な条件は以下の二つである。

【００６４】（１）燃料粒子の蒸発度をできるだけ高く
する。

【００６５】（２）予蒸発予混合室中での粒子速度と燃
焼用空気速度の差を、できるだけ少なくする。

【００６６】予蒸発予混合距離を長くすることは、上記
（１）、（２）の課題を同時に達成できるため、最もよ
い対策である。ただし、実用燃焼器では、設計上の制約
等から必ずしも必要十分な長さに予蒸発予混合距離を設
定できないことが多い。この場合には、予蒸発予混合距
離の他に、燃料の噴霧条件を変化させる必要がある。

【００６７】噴霧条件を変化させる代表的な方法の一つ
は、気液重量比を変化させることであるが、これまで述
べたように、気液重量比を変化させる方法では、上記
（１）,（２）の課題を同時に達成することはできな
い。

【００６８】従って、実用燃焼器でＮＯｘ排出濃度が低
く、かつ安定性の良い火炎を常に形成させるためには、
負荷に応じて燃料の噴霧条件を変化させる必要がある。
本実施例においては、負荷が低いときには吹き消え、逆
火の防止がより重要なため、気液重量比を小さくして予
蒸発予混合室中での粒子速度と燃焼用空気速度の差を、
できるだけ少なくし、負荷が高いときにはＮＯｘの低減
がより重要なため、気液重量比を大きくして燃料粒子の
蒸発度をできるだけ高くするように制御している。混合
室の形状データ、空気圧縮器６吐出側での圧力，温度，
流速等の空気の性状データ、噴霧用空気流量制御弁４の
開度データ、スライドリング３７の開度データ、等が基
本制御装置３２に常時入力されており、これらのデータ
に基づいて前記混合室中での燃焼用空気の平均流速が基
本制御装置３２で算出され、噴霧空気流量判定装置２３
に出力される。液体燃料の粒子速度は、噴霧用空気流量
制御弁４の開度データ、アトマイザの形状データ、噴霧
用空気の圧力、燃料の流量を入力として噴霧空気流量判
定装置２３で算出される。噴霧空気流量判定装置２３
は、入力された混合室中での燃焼用空気の平均流速と算
出した液体燃料の粒子速度を用いて両者の比（流速比）
を算出する。噴霧空気流量判定装置２３は、先に述べた
ように、入力される負荷信号３３に基づいて気液重量比
を選定するが、前記燃焼用空気の平均流速が入力される
と、その時点でのガスタービン負荷が予め設定された限
界値より低く、かつ算出された流速比の値と１の差が許
容範囲を超えている場合、選定する気液重量比を所定量
だけ低めに選定する。このように、選定する気液重量比
を入力された混合室中での燃焼用空気の平均流速に基づ
いて修正することにより、液体燃料の粒子速度が混合室
中での燃焼用空気の平均流速に近付けられ、吹き消え、
逆火の防止が効果的に行われる。

【００６９】なお一般に、吹き消え、逆火が生じる前
に、それに先立ち燃焼振動が生じることが多く、この時
には強い圧力変動が生じる。このため、燃焼装置内の圧
力変動を圧力センサ１９により測定し、測定結果を燃焼
振動強度解析装置２１で解析して圧力変動の強さが一定
値を超えたときに燃焼振動強度信号２２が噴霧空気流量
判定装置２３に出力される。噴霧空気流量判定装置２３
は燃焼振動強度信号２２が入力されたら、気液重量比を
小さくするよう燃焼条件を制御し、吹き消え、逆火を防
ぐ。

【００７０】図５は、発明者等が種々の液体燃料を用い
て実験した結果得られた、液体燃料を予蒸発予混合燃焼
させたときの、火炎の吹き消え限界、及び逆火限界の一
般的な特徴である。図中、高空気比側の曲線Ａが吹き消
え限界を、低空気比側の曲線Ｂが逆火限界を表す。安定
に燃焼するのは、予混合気体の空気比と噴出速度が、図
中の吹き消え限界曲線Ａと逆火限界曲線Ｂの間にある場
合である。

【００７１】また、図中縦軸の噴出速度は、混合室中で
の燃焼用空気の平均流速である。設計上の混合室の形状
データ、空気の圧力温度等の性状データ、噴霧用空気流
量制御弁４の開度データ、スライドリング３７の開度デ
ータ等が基本制御装置３２に常時入力されており、これ
らのデータに基づいて前記混合室中での燃焼用空気の平
均流速が算出される。液体燃料の速度は、噴霧用空気流
量制御弁４の開度データ、アトマイザの形状データ、噴
霧用空気の圧力、燃料の流量を入力として基本制御装置
３２で算出される。

【００７２】図５に示すように、噴出速度を一定に保
ち、空気比を減少させると逆火が生じ、空気比を増加さ
せると吹き消えが生じる。

【００７３】負荷Ｉのようにガスタ−ビン負荷が低いと
きには、予混合気体の噴出速度が小さく、火炎の吹き消
え、逆火が共に生じやすい。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、液体燃料を燃焼する燃
焼する際に、ＮＯx排出濃度を低くすると同時に火炎安
定性を良好に保つことができ、特に負荷が低いときの火
炎の吹き消え、逆火を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である、ガスタ-ビン発電装
置の系統図である。

【図２】図１に示す実施例の一部を変更した例を示す系
統図（一部断面図）である。

【図３】本発明の一実施例である、ガスタ-ビン発電装
置運転時の、ガスタ-ビン負荷と供給燃料量の関係の一
例を示す概念図である。

【図４】本発明の一実施例である、ガスタ-ビン発電装
置運転時の、ガスタ-ビン負荷と燃料の噴霧条件の一つ
である気液重量比（供給燃料重量/噴霧空気重量）の関
係の一例を示す概念図である。

【図５】液体燃料を予混合燃焼させたときの、安定燃焼
範囲の一般的な特徴を示す概念図である。

【図６】本発明の原理を検証するために用いた、燃焼装
置の構成を示す断面図である。

【図７】図７に示す燃焼装置に設けたアトマイザの構成
を示す断面図である。

【図８】図６の燃焼装置を用いて得られた、液体燃料を
予混合燃焼させたときの、安定燃焼範囲を示すグラフで
ある。

【図９】図６の燃焼装置を用いて得られた、気液重量比
と噴霧粒子の濃度との関係を示すグラフである。

【図１０】図６の燃焼装置を用いて得られた、予混合予
蒸発距離と噴霧粒子の濃度との関係を示すグラフであ
る。

【図１１】図６の燃焼装置を用いて得られた、気液重量
比の変化がＮＯx排出特性と安定燃焼範囲に与える影響
を示すグラフである。

【図１２】図６の燃焼装置を用いて得られた、予混合予
蒸発距離の変化がＮＯx排出特性と安定燃焼範囲に与え
る影響を示すグラフである。

【図１３】図６の燃焼装置を用いて得られた、気液重量
比と噴霧粒子の粒径との関係を示すグラフである。

【図１４】図６の燃焼装置を用いて得られた、予混合予
蒸発距離と噴霧粒子の粒径との関係を示すグラフであ
る。

【図１５】図６の燃焼装置を用いて得られた、気液重量
比と噴霧粒子の速度との関係を示すグラフである。

【図１６】図６の燃焼装置を用いて得られた、予混合予
蒸発距離と噴霧粒子の速度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 空気 ２ 噴霧用空気 ２Ａ 噴霧用空気配管 ３ 昇圧用小型
圧縮器 ４ 噴霧用空気流量制御弁 ５ 噴霧用空気
流量制御装置 ６ 空気圧縮器 ７ ガスタ−ビ
ン ８ 発電機 ９ 燃焼排ガス １０ 高温燃焼気体 １１ 予混合燃
焼用アトマイザ １２ 燃焼室 １３ 拡散燃焼
用アトマイザ １４ 稀釈空気量制御装置 １５Ａ 燃焼器
ケーシング胴 １５Ｂ ケーシング端板 １５Ｃ 内胴 １５Ｄ 拡散燃焼用アトマイザ区画 １５Ｅ 稀釈空
気孔 １５Ｆ 燃焼用空気流路区画 １６ 保炎器 １７ 混合室 １８ 稀釈空気
流量制御信号 １９ 圧力センサ ２０ 圧力変動
信号 ２１ 燃焼振動強度解析装置 ２２ 燃焼振動
強度信号 ２３ 噴霧空気流量判定装置 ２４ 噴霧用空
気流量制御信号 ２５ 拡散燃焼用燃料流量制御装置 ２６ 予混合燃
焼用燃料流量制御装置 ２７ 予混合燃焼用燃料流量制御弁 ２８ 拡散燃焼
用燃料流量制御弁 ２９ 予混合燃焼用燃料流量制御信号 ３０ 拡散燃焼
用燃料流量制御信号 ３１ 燃料流量制御信号 ３２ 基本制御
装置 ３３ 負荷信号 ３４ 予混合燃
焼用燃料流量信号 ３５ 燃料タンク ３６ 燃料供給
装置 ３７ スライドリング ３８ 旋回器 ３９ 支持板 ４０ 予混合燃
焼用噴霧空気制御弁 ４１ 拡散燃焼用噴霧空気制御弁 ４２ 予混合燃
焼用燃料 ４３ 拡散燃焼用燃料 ４５ 燃焼用空
気 ４５Ａ 燃焼用空気配管 １００ 燃焼装
置 ２００ 燃焼器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐上 清一 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粒化した液体燃料を空気流中に噴霧し
   て空気と混合し、混合した液体燃料の一部を蒸発させた
   後、該混合された燃料を燃焼させて火炎を形成する、液
   体燃料の燃焼方法において、 前記空気流の流速に対応して、前記微粒化した液体燃料
   の噴霧速度と前記空気流の流速との比を制御することを
   特徴とする液体燃料の燃焼方法。
2. 【請求項２】 微粒化した液体燃料を空気流中に噴霧し
   て空気と混合し、混合した液体燃料の一部を蒸発させた
   後、該混合された燃料を燃焼させて火炎を形成する、液
   体燃料の燃焼方法において、 前記燃焼における燃焼振動の強度を検出し、検出された
   強度に対応して、前記微粒化した液体燃料の噴霧速度と
   前記空気流の流速との比を制御することを特徴とする液
   体燃料の燃焼方法。
3. 【請求項３】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置の運転方法において、 前記燃焼装置の負荷に対応して、前記アトマイザから噴
   霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の
   比を制御することを特徴とする燃焼装置の運転方法。
4. 【請求項４】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置の運転方法において、 前記混合室中の空気流の流速に対応して、前記アトマイ
   ザから噴霧する燃料微粒子の速度と前記混合室中の空気
   流の流速の比を制御することを特徴とする燃焼装置の運
   転方法。
5. 【請求項５】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置の運転方法において、 前記燃焼室中の燃焼振動の強度に対応して、前記アトマ
   イザから噴霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気
   流の流速の比を制御することを特徴とする燃焼装置の運
   転方法。
6. 【請求項６】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置において、 前記燃焼装置の負荷に対応して、前記アトマイザから噴
   霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流の流速の
   比が最適となるような噴霧条件を判定する最適噴霧条件
   判定手段と、前記燃料微粒子の最適噴霧条件判定手段か
   ら出力された最適噴霧条件信号に対応して前記燃料微粒
   子の噴霧条件を制御する噴霧条件制御手段とを有するこ
   とを特徴とする燃焼装置。
7. 【請求項７】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置において、 前記混合室中の空気流の流速に対応して、前記アトマイ
   ザから噴霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気流
   の流速の比が最適となるような噴霧条件を判定して最適
   噴霧条件信号を出力する最適噴霧条件判定手段と、該最
   適噴霧条件判定手段から出力された最適噴霧条件信号を
   入力として前記燃料微粒子の噴霧条件を制御する噴霧条
   件制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
8. 【請求項８】 液体燃料を微粒化し噴霧するアトマイザ
   と、該アトマイザから噴霧された燃料と所定の方向に流
   れている空気流とを混合させる混合室と、該混合室で形
   成された燃料と空気の混合物を噴出し燃焼させる燃焼室
   とを含んでなる燃焼装置において、 前記燃焼室中の燃焼振動の強度に対応して、前記アトマ
   イザから噴霧する燃料微粒子の速度と前記混合室の空気
   流の流速の比が最適となるような噴霧条件を判定して最
   適噴霧条件信号を出力する最適噴霧条件判定手段と、前
   記最適噴霧条件判定手段から出力された最適噴霧条件信
   号を入力として前記燃料微粒子の噴霧条件を制御する噴
   霧条件制御手段とを有することを特徴とする燃焼装置。
9. 【請求項９】 請求項６乃至８のいずれかに記載の燃焼
   装置において、 前記アトマイザのうち少なくとも一つには、前記混合室
   を流れる空気流より高い圧力の微粒化用空気が供給され
   る構造であることを特徴とする燃焼装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の燃焼装置において、 前記最適噴霧条件判定手段は前記アトマイザ中に供給す
    る燃料と前記微粒化用空気の流量比を選定する手段であ
    ることを特徴とする燃焼装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載の燃焼装置において、
    前記最適噴霧条件信号は前記アトマイザ中に供給する燃
    料と前記微粒化用空気の流量比を示す信号であることを
    特徴とする燃焼装置。
12. 【請求項１２】 請求項９に記載の燃焼装置において、
    前記最適噴霧条件信号は前記アトマイザ中に供給する前
    記微粒化用空気の流量を示す信号であることを特徴とす
    る燃焼装置。
13. 【請求項１３】 請求項９に記載の燃焼装置において、
    前記噴霧条件制御手段は前記アトマイザ中に供給する前
    記微粒化用空気の流量を制御する手段であることを特徴
    とする燃焼装置。
14. 【請求項１４】 前記燃焼装置の負荷と、負荷に応じて
    決まる、前記アトマイザ中に供給する燃料と前記微粒化
    用空気の最適な流量比との関係を表すプログラムを前記
    前記最適噴霧条件判定手段中に備えていることを特徴と
    する請求項９に記載の燃焼装置。
15. 【請求項１５】 前記混合室中の空気流の流速と、該流
    速に応じて決まる、前記アトマイザ中に供給する燃料と
    前記微粒化用空気の最適な流量比との関係を表すプログ
    ラムを前記最適噴霧条件判定手段中に備えていることを
    特徴とする、請求項９に記載の燃焼装置。
16. 【請求項１６】 前記燃焼室中での圧力の時間変動を測
    定する手段と、前記圧力の時間変動を周波数解析し燃焼
    振動の強度を出力する手段と、前記燃焼振動強度が予め
    定めた許容値を超えた場合に、前記アトマイザ中に供給
    する燃料と前記微粒化用空気の流量比を大きくする手段
    とを有することを特徴とした請求項６乃至１５のうちの
    いずれかに記載の燃焼装置。
17. 【請求項１７】 請求項６乃至１６のいずれかに記載の
    燃焼装置と、前記燃焼装置に加圧された空気を供給する
    空気圧縮器と、前記燃焼装置から排出される燃焼気体に
    より駆動されるガスタ-ビンと、前記ガスタ-ビンに駆動
    される発電機と、を含んで構成されたガスタ-ビン発電
    設備。