JPH10110630A - ガスタービン燃焼器の燃料プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料着火から定格負荷までの広い運転範囲に亘
って予混合燃焼の燃焼ガスの安定化を図るとともに、Ｎ
Ｏｘ濃度をより一層低減化できるガスタービン燃焼器の
燃料プラントを提供する。 【解決手段】燃料タンク２６の燃料供給系２７から供給
される燃料に蒸気系３３の蒸気を加え、改質燃料を生成
する燃料改質器２９と、この燃料改質器２９から生成さ
れる改質燃料をガスタービン燃焼器１９に供給する改質
燃料供給系２８とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器の燃料プラントに係り、特に排ガス中に含まれるＮＯ
ｘ濃度が低い燃料を生成するガスタービン燃焼器の燃料
プラントに関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンプラントやコンバインドサ
イクル発電プラントに使用されるガスタービン燃焼器
は、空気圧縮機とガスタービンとの間に複数台組み込ま
れており、空気圧縮機から案内される高圧空気にＬＮＧ
等の気体燃料を加えて燃焼ガスを発生せしめ、その燃焼
ガスによりガスタービンを駆動するようになっている。

【０００３】ガスタービンは、燃焼ガス温度の高温化に
比例してタービン熱効率も増加することが知られてお
り、タービン熱効率を向上させるために燃焼ガスの高温
化が図られている。

【０００４】しかし、ガスタービン燃焼器は、燃焼ガス
を高温化させる場合、耐熱材料の強度の限界や排ガスに
含まれているＮＯｘ濃度の公害規制値のクリア等種々の
制約を受けている。

【０００５】ガスタービン燃焼器の燃焼ガスから発生す
るＮＯｘの主な要因は、ガスタービン燃焼器内における
燃焼ガスの局所的な高温によることが多く、ＮＯｘ発生
量は、ガスタービン燃焼器の燃焼域における燃焼ガス温
度に比例する。特に、ＮＯｘは、燃料と空気とが拡散燃
焼する中で燃空比が１に近い状態のときに多く発生す
る。

【０００６】ＮＯｘ濃度を低く抑える手段は、予め燃料
に空気を加えて燃料希薄状態にして燃焼させる希薄予混
合燃焼方式が知られている。

【０００７】希薄予混合燃焼方式を適用したガスタービ
ン燃焼器は、図１４に示すように、外筒１の中央に燃焼
室２を形成する内筒としての燃焼器ライナ３を収容し、
この燃焼器ライナ３の頭部側に拡散燃焼用としてのパイ
ロット燃料供給部４とこのパイロット燃料供給部４に同
心的に配設された予混合燃焼用としての予混合燃料供給
部５とをそれぞれ設置する構成になっている。

【０００８】また、ガスタービン燃焼器は、燃焼器ライ
ナ３の側面に沿って予混合燃焼用としてのメイン燃料供
給部６を備えるとともに、燃焼器ライナ３の下流側に燃
焼ガス９をガスタービン７に案内するトラジションピー
ス（尾筒）８を設けた構成になっている。

【０００９】パイロット燃料供給部４は、パイロット燃
料通路部１０とパイロットノズル１１とを備え、パイロ
ットノズル１１から燃焼室２に噴射される、例えば気体
燃料の燃焼ガス９を火炎（火種）として使用するように
なっている。

【００１０】また、予混合燃料供給部５は、燃料通路部
１２と予混合燃料ノズル１３とを備え、予め燃料通路１
２の燃料に、空気圧縮機１４から供給された高圧空気１
５を加え、希薄予混合燃料にして予混合燃料ノズル１３
から燃焼室２に噴射させ、ガスタービン７の所定負荷ま
で使用するようになっている。

【００１１】また、メイン燃料供給部６は、メイン燃料
ノズル１６と予混合ダクト１７を備え、メイン燃料ノズ
ル１６から噴射する燃料に、空気圧縮機１４から供給さ
れた高圧空気１５を予混合ダクト１７で燃料濃度を希薄
状態にし、その希薄燃料をガスタービン７の所定負荷時
から燃焼室２に噴射させ、ガスタービン駆動用として使
用するようになっている。

【００１２】各ノズル１１，１３，１６から噴射する燃
料の燃焼ガスは、燃焼室２からトラジションピース８を
経てガスタービン７に案内され、ガスタービン７の膨張
仕事により発電機１８を回転駆動していた。

【００１３】このように、従来のガスタービン燃焼器
は、燃料着火から所定負荷まで火炎を確保するため、拡
散燃焼を行ない、以後、拡散燃焼を最小限にとどめ、予
混合燃焼を行ない、定格運転時におけるＮＯｘ濃度を公
害規制値以下に抑えていた。

【００１４】しかし、最近のガスタービンプラントは、
高出力化に伴う燃焼ガスの高温化と同時に、より一層の
ＮＯｘ濃度の低減化も求められており、このため新たな
ガスタービン燃焼器の開発が必要になってきた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図１４で示す従来のガ
スタービン燃焼器では、予混合燃焼中に燃焼ガスの吹き
消えのおそれがあり、このため拡散燃焼の運転範囲を広
げる必要性を生じているが、拡散燃焼の運転範囲を広げ
ると、ＮＯｘ濃度が大幅に増え、公害規制値以内に抑え
ることができないという問題を抱えていた。

【００１６】また、従来のガスタービン燃焼器では、所
定負荷以後の運転において、ＮＯｘ濃度を公害規制値以
内に確実に抑えることができたが、燃料着火からガスタ
ービン初負荷まで拡散燃焼の占めるウエイトが高いた
め、ＮＯｘ濃度が公害規制値をオーバすることが往々に
してあった。

【００１７】最近のガスタービンプラントは、高出力化
に伴う燃焼ガスの高温化が求められいる今日、予混合燃
焼の燃焼ガス吹き消え防止に伴う拡散燃焼の運転範囲を
広げることと、ＮＯｘ濃度の公害規制値以内に抑えるこ
ととの相反する機能を同時に満たすことに対し、既に限
界に達しており、燃料自体の新たな開発が必要とされて
いた。

【００１８】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、燃料着火から定格負荷までの広い運転範囲
に亘って予混合燃焼の燃焼ガスの安定化を図るととも
に、この間においてＮＯｘ濃度を公害規制値以内に抑え
ることができるガスタービン燃焼器の燃料プラントを提
供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ン燃焼器の燃料プラントは、上記目的を達成するため、
請求項１に記載したように、燃料タンクの燃料供給系か
ら供給される燃料に蒸気系の蒸気を加え、改質燃料を生
成する燃料改質器と、この燃料改質器から生成される改
質燃料をガスタービン燃焼器に供給する改質燃料供給系
とを備えたものである。

【００２０】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項２に記載し
たように、燃料タンクの燃料供給系は、ガスタービン燃
焼器および燃料改質器のバーナにそれぞれ接続したもの
である。

【００２１】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項３に記載し
たように、燃料改質器は、改質燃料をバーナに供給する
バイパス系を備えたものである。

【００２２】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項４に記載し
たように、燃料改質器は、ガスタービン燃焼器のパイロ
ット燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なくとも一
方に改質燃料を供給する改質燃料供給系を備えたもので
ある。

【００２３】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項５に記載し
たように、ガスタービン燃焼器は、パイロット燃料供給
部および予混合燃料供給部の少なくとも一方の出口に燃
料触媒を備えたものである。

【００２４】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項６に記載し
たように、改質燃料供給系は、改質燃料槽を備えたもの
である。

【００２５】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項７に記載し
たように、改質燃料槽は、ガスタービン燃焼器のパイロ
ット燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なくとも一
方に改質燃料供給系を備えたものである。

【００２６】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項８に記載し
たように、燃料タンクの燃料供給系から供給される燃料
に蒸気系の蒸気を加え、改質燃料を生成する改質触媒
を、ガスタービン燃焼器のトラジションピースに備える
とともに、生成された改質燃料を燃料噴射部に供給する
改質燃料供給系を設けたものである。

【００２７】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項９に記載し
たように、ガスタービン燃焼器のトラジションピースに
備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料噴射部
に供給する改質燃料供給系に、改質燃料槽を設けたもの
である。

【００２８】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項１０に記載
したように、ガスタービン燃焼器のトラジションピース
に備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料噴射
部に供給する改質燃料供給系は、ガスタービン燃焼器の
予混合燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なくとも
一方に接続したものである。

【００２９】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プ
ラントは、上記目的を達成するため、請求項１１に記載
したように、ガスタービン燃焼器のトラジションピース
に備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料噴射
部に供給する改質燃料供給系は、改質燃料槽を設けたも
のである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
燃焼器の燃料プラントを図面を参照して説明する。

【００３１】図１は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの一実施形態を示す概略系統図である。

【００３２】ガスタービン燃焼器１９は、空気圧縮機２
０とガスタービン２１との間に複数台設置し、空気圧縮
機２０の高圧空気２２に燃料を加えて燃焼ガス２３を生
成し、その燃焼ガス２３をガスタービン２１に案内し、
膨張仕事により発電機２４を回転駆動するようになって
いる。

【００３３】ガスタービン燃焼器１９に燃料を供給する
燃料プラント２５は、燃料タンク２６の燃料、例えばＬ
ＮＧ等の気体燃料をガスタービン燃焼器１９に直接供給
する燃料供給系２７と、燃料タンク２６の燃料を改質し
てガスタービン燃焼器１９に供給する改質燃料供給系２
８とから構成されている。

【００３４】改質燃料供給系２８は、燃料タンク２６か
ら供給される燃料を改質燃料にする燃料改質器２９を備
える。この燃料改質器２９は、燃料タンク２６からの燃
料を燃焼させ、燃料改質反応に必要な熱源を供給するバ
ーナ３０と、バーナ３０の燃焼ガスを熱源として燃料を
化学反応させる改質触媒３１と、燃焼ガスを器外に流出
させる排気ダクト３４とから構成されている。また、燃
料改質器２９には、改質燃料の一部をバーナ３０の燃焼
用として供給するバイパス系３２と、改質触媒３１に改
質燃料の生成に必要な蒸気を供給する蒸気系３３とがそ
れぞれ設けられている。この蒸気系３３は、例えばコン
バインドサイクル発電プラントの蒸気タービンの途中段
落に接続され、比較的高圧・高温の蒸気が改質触媒３１
に供給するようになっている。なお、改質触媒３１に
は、例えばアルミナ等を担持体としたニッケル触媒が充
填されている。

【００３５】次に作用を説明する。

【００３６】燃料タンク２６から燃料改質器２９に供給
される燃料は、起動運転当初、バーナ３０と改質触媒３
１とにそれぞれ別れて分流される。バーナ３０は、燃料
タンク２６からの燃料より燃焼ガスを生成させる運転を
行ない、改質触媒３１から改質燃料が発生すると、その
改質燃料の一部をバイパス系３２を経て燃焼用として切
り替え運転を行なうようになっている。

【００３７】燃料改質器２９は、改質触媒３１から改質
燃料を発生させるに必要な熱源としてバーナ３０の燃焼
ガス温度を１２００℃にしており、その排ガスのＮＯｘ
濃度が高くなりがちであるが、改質触媒３１が改質燃料
の発生を開始すると、水素を多量に含んだ改質燃料をバ
イパス系３２を利用してバーナ３０に供給する切り替え
運転を行なうので、燃料改質器２９の排気ダクト３４か
ら出る排ガスのＮＯｘ濃度を低く抑えることができる。

【００３８】また、燃料タンク２６の燃料は、蒸気系３
３の蒸気と合流させて改質触媒３１に供給される。この
場合、改質燃料を発生させる条件は、設計圧力３５気
圧、設計改質反応温度５８０℃、蒸気量を燃料中のメタ
ンのモル比２．５にしており、改質触媒３１に供給され
た燃料のうち、約９５重量％が水素を主成分とする改質
燃料に生成される。この改質燃料は約５０Kcal／モル
（水蒸気を除くと約７０Kcal／モル）の発熱量になって
いるため、空気と予混合させ、断熱燃焼ガス温度１００
０℃以上にしても充分に安定した燃焼ガスを生成するこ
とができる。また、この改質燃料をガスタービン燃焼器
１９に投入し、ＮＯｘ濃度を測定した結果、５ｐｐｍ
（１６％酸素換算）以下の低ＮＯｘ濃度であった。

【００３９】このように、本実施形態は、水素を主成分
とする改質燃料を、タービン駆動燃焼ガス用の燃料に適
用し、ＮＯｘ濃度が比較的多量に発生する燃焼ガス温度
１６００℃以上でも燃焼ガスの安定化を可能にしたの
で、従来のように予混合燃焼に依存することなく、拡散
燃焼の運転範囲を広げても充分にＮＯｘ濃度を低減する
ことができ、拡散燃焼の運転範囲の増加により燃焼ガス
の吹き消えを確実に防止することができる。

【００４０】図２は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第１実施形態における第１実施例を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部品と
同一部分には同一符号を付す。

【００４１】本実施例は、パイロット燃料通路部３５と
パイロットノズル３６とを備えたパイロット燃料供給部
３７に、改質燃料供給系２８Ａを、また燃料通路部３８
と予混合燃料ノズル３９とを備えた予混合燃料供給部４
０に、燃料供給系２７をそれぞれ接続したものである。
また、本実施例は、メイン燃料ノズル４１と予混合ダク
ト４２とを備えたメイン燃料供給部４３に、改質燃料供
給系２８Ｂおよび燃料供給系２７を接続し、燃料改質器
２９からの改質燃料および燃料タンク２６からの気体燃
料を選択的に供給できるようにしたものである。

【００４２】本実施例は、第１実施形態と同様の設計条
件で燃料改質器２９から改質燃料を発生させ、その改質
燃料を、パイロット燃料供給部３７およびメイン燃料供
給部４３のそれぞれに供給するとともに、予混合燃料供
給部４０に燃料タンク２６からの燃料を供給し、ＮＯｘ
濃度を測定したところ１０ｐｐｍ（１６％酸素換算、
１．５ＭＰａ）であり、パイロット燃料供給部３７、予
混合燃料供給部４０およびメイン燃料供給部４３のそれ
ぞれに燃料タンク２６からの気体燃料を供給したときの
ＮＯｘ濃度２０〜３０ｐｐｍに較べ大幅に低下し、好結
果を得た。また、燃焼状態も安定化していた。

【００４３】このように、本実施例では、パイロット燃
料供給部３７およびメイン燃料供給部４３のそれぞれに
改質燃料を供給し、予混合燃料供給部４０に燃料タンク
２６の気体燃料を供給し、異なる燃料種を使い分けたの
で、ＮＯｘ濃度を低く抑えることができ、拡散燃焼運転
範囲を広げても吹き消え等のない安定燃焼を図ることが
できる。

【００４４】図３は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第１実施形態における第２実施例を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態における第１
実施例の構成部品と同一部分には同一符号を付す。

【００４５】本実施例は、パイロット燃料供給部３７お
よび予混合燃料供給部４０の少なくとも一方の出口にハ
ニカム状の燃焼触媒４４を横断的に設置し、触媒燃焼方
向としたものである。

【００４６】本実施例は、第１実施例と同様の設計条件
で燃料改質器２９から水質燃料を発生させ、その改質燃
料を、パイロット燃料供給部３７およびメイン燃料供給
部４３のそれぞれに供給するとともに、予混合燃料供給
部４０に燃料タンク２６からの気体燃料を供給し、ＮＯ
ｘ濃度を測定したところ、７ｐｐｍ（１６％酸素換算、
１．５ＭＰａ）であり、パイロット燃料供給部３７、予
混合燃料供給部４０およびメイン燃料供給部４３のそれ
ぞれに燃料タンク２６から燃料を供給したときのＮＯｘ
濃度２０〜３０ｐｐｍに較べ大幅に低下していた。

【００４７】このように、本実施例では、燃焼触媒４４
に水素を主成分とする改質燃料を化学反応させたので、
空気圧縮機２０の高圧空２２が３８０℃相当でも充分に
安定した燃焼ガスを得ることができ、ＮＯｘ濃度も低く
抑えることができる。

【００４８】図４は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第２実施形態を示す概略系統図であ
る。なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一
符号を付す。

【００４９】本実施形態は、燃料改質器２９に改質燃料
槽４５を設け、改質燃料をガスタービン燃焼器１９に起
動運転から所定負荷まで供給したものである。

【００５０】改質燃料槽４５に貯えられる改質燃料は、
第１実施形態と同様の設計条件で燃料改質器２９から生
成され、図５に示すように、例えば負荷８０％の所定負
荷までガスタービン燃焼器１９に供給され、その後、燃
料タンク２６の気体燃料に切り替えられ、空気を加えて
燃料希薄状態の予混合燃料としてガスタービン燃焼器１
９に供給され、タービン駆動用燃焼ガスを発生させるよ
うになっている。

【００５１】このように、２種類の燃料を使い分けて運
転を行なった結果、ＮＯｘ濃度は燃料着火から定格負荷
まで全運転範囲に亘って１３ｐｐｍ以下になった。

【００５２】本実施形態は、燃料着火から所定負荷まで
改質燃料槽４５の改質燃料をガスタービン燃焼器に供給
したので、従来のように、起動運転時多量に発生してい
たＮＯｘ濃度をより一層低く抑えることができる。

【００５３】図６は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第２実施形態における第１実施例を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態における第１
実施例と同一部分には同一符号を付す。

【００５４】本実施例は、パイロット燃料供給部３７お
よびパイロット燃料供給部４３のそれぞれに、改質燃料
槽４５からの改質燃料を供給する改質燃料供給系２８Ａ
を、また予混合燃料供給部４０に、燃料タンク２６の燃
料供給系２７をそれぞれ接続したものである。また、本
実施例は、メイン燃料供給部４３に、燃料タンク２６の
燃料供給系２７を接続し、改質燃料および気体燃料のい
ずれかを選択的に供給できるようにしたものである。

【００５５】本実施例に係るガスタービン燃焼器の燃料
プラントは、第１実施形態と同様の設計条件で燃料改質
器２９から改質燃料を生成し、その改質燃料を一旦改質
燃料槽４５に貯え、ガスタービン燃焼器１９の燃料着火
からガスタービン２１の所定負荷、例えば８０％負荷ま
で改質燃料をパイロット燃料供給部３７に供給するとと
もに、燃料タンク２６の気体燃料を予混合燃料供給部４
０に供給して予混合燃焼を行なわせ、ガスタービン２１
が所定負荷になると、改質燃料の供給を断ち、代ってメ
イン燃料供給部４３に燃料タンク２６の気体燃料を供給
して予混合燃焼運転を行なわせた結果、全運転範囲に亘
って１２ｐｐｍ以下であった。なお、改質燃料と気体燃
料との比率は、発熱量換算で３：９７である。

【００５６】このように、本実施例では、改質燃料槽４
５の改質燃料と燃料タンク２６の気体燃料とを所定負荷
まで併用させたので、低負荷運転範囲でもＮＯｘ濃度を
従来よりも大幅に低減することができ、燃焼ガスの安定
化を図ることができる。

【００５７】図７は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第２実施形態における第２実施例を示
す概略系統図である。なお、第１実施形態における第２
実施例の構成部品と同一部分には同一符号を付す。

【００５８】本実施例は、第２実施形態における第１実
施例に加えて、パイロット燃料供給部３７および予混合
燃料供給部４０の少なくとも一方の出口にハニカム状の
燃焼触媒４４を横断的に設置し、触媒燃焼方式としたも
のである。なお、ガスタービン燃焼器１９の燃料着火
時、燃焼ガス温度が低く、触媒４４が燃焼ガスに反応し
ないので、予め改質燃料の濃度を高めておき、燃焼ガス
温度が所定値になったとき、改質燃料の濃度を下げるよ
うにした。

【００５９】本実施例は、燃料着火からガスタービン所
定負荷までパイロット燃料供給部３７に改質燃料を供給
して触媒燃焼を行なわせるとともに、予混合燃料供給部
４０に燃料タンク２６の気体燃料を供給して予混合燃焼
を行なわせ、ガスタービン２１が所定負荷に達すると、
パイロット燃料供給部３７の改質燃料を断ち、燃料タン
ク２６の気体燃料をメイン燃料供給部４３に供給したの
で、触媒燃焼と予混合燃焼の併用により低負荷運転範囲
でもＮＯｘ濃度を従来よりもより一層低減させることが
できる。

【００６０】図８は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第３実施形態を示す概略系統図であ
る。

【００６１】本実施形態は、ガスタービン燃焼器１９の
外筒４６内に収容された内筒としての燃焼器ライナ４７
およびトラジションピース４８の、そのトラジションピ
ース４８に沿って改質触媒４９を充填し、この改質触媒
４９により燃料タンク２６の気体燃料を改質燃料に変え
て燃料として燃料噴射部５１に供給したものである。

【００６２】燃料タンク２６の気体燃料は、その一部が
燃焼器ライナ４７の燃料噴射部５１に供給され、残りの
一部が蒸気系３３から蒸気と混合させ、改質触媒４９に
供給されるようになっている。改質触媒４９により生成
された改質燃料は、改質燃料供給系５０を経て燃料タン
ク２６の気体燃料と燃焼器ライナ４７の燃料噴射部５１
で合流させ燃焼ガス２３を生成し、その燃焼ガス２３を
ガスタービン２１に案内し、ガスタービンの膨張により
発電機２４を回転駆動する。この場合の燃焼ガス２３に
含まれるＮＯｘ濃度は、測定の結果、３〜５ｐｐｍ（１
６％酸素換算）であった。なお、改質燃料を生成すると
きの改質設計条件は、圧力２０ＭＰａ、気体燃料に混合
させる蒸気量をメタンのモル比で２．５、気体燃料を改
質燃料する改質反応温度が１０００〜１５００℃であ
る。

【００６３】このように、本実施形態では、トラジショ
ンピース４８に改質触媒４９を充填し、トラジションピ
ース４８を通過する燃焼ガスの高温反応温度の下で改質
燃料を生成し、その改質燃料に、燃料タンク２６の気体
燃料を加えて燃焼ガスを発生させたので、燃焼ガスの安
定化を図ることができる。

【００６４】図９は、本発明に係るガスタービン燃焼器
の燃料プラントの第３実施形態における第１実施例を示
す概略系統図である。なお、第３実施形態の構成部品と
同一部分には同一符号を付す。

【００６５】本実施例は、トラジションピース４８に充
填した改質触媒４９と燃焼器ライナ４７とを結ぶ改質燃
料供給系５０に改質燃料槽４５を設けたものである。

【００６６】本実施例の場合、改質燃料供給系５０に改
質燃料槽４５を設けることにより、改質燃料槽４５の改
質燃料を、燃焼器ライナ４７の燃料噴射部５１に供給で
きるので、起動運転時のように、燃焼ガス温度が低く、
改質触媒４９から改質燃料が生成できないときに効果的
である。

【００６７】図１０は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の燃料プラントの第３実施形態における第２実施例を
示す概略系統図である。なお、第３実施形態の構成部品
と同一部分には同一符号を付す。

【００６８】本実施例は、第３実施形態と同様に改質触
媒４９をトラジションピース４８に沿うように充填し、
改質触媒４９から生成された改質燃料を改質燃料供給系
５０を経て予混合燃料供給部４０およびメイン燃料供給
部４３のそれぞれに供給したものである。

【００６９】また、本実施例は、パイロット燃料供給部
３７に、燃料タンク２６の気体燃料を供給し、さらにメ
イン燃料供給部４３に燃料タンク２６の気体燃料を選択
的に供給できるようにしたものである。

【００７０】本実施例は、パイロット燃料供給部３７に
燃料タンク２６の気体燃料を供給し、最小限の火炎を確
保させる一方、改質触媒４９の改質燃料を予混合燃料供
給部４０およびメイン燃料供給部４３のそれぞれに供給
するとともに空気圧縮機２０の高圧空気２２を加えて予
混合燃焼させたので、パイロット燃料供給部３７の最小
限の火炎確保の下、燃焼ガス発生の安定化を図ることが
できる。なお、本実施例は、予混合燃料供給部４０およ
びメイン燃料供給部４３のそれぞれに供給される改質燃
料の比率を発熱量換算で１０：９０に振り分け、ガスタ
ービン燃焼器出口温度を約１４００℃の条件でＮＯｘ濃
度を測定したところ、１０ｐｐｍ（１６％酸素換算、圧
力１．５ＭＰａ）と好結果を得た。

【００７１】図１１は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の燃料プラントの第３実施形態における第３実施例を
示す概略系統図である。なお、第３実施形態の構成部品
と同一部分には同一符号を付する。

【００７２】本実施例は、改質触媒４９から生成された
改質燃料を、予混合供給部４０およびメイン燃料供給部
４３のそれぞれに供給する改質燃料供給系５０に改質燃
料装置４５を設けたものである。

【００７３】本実施例の場合、起動運転時のように、燃
焼ガス温度が低く、改質触媒４９から改質燃料が生成で
きないとき、改質燃料槽４５に貯えられた改質燃料を予
混合燃料供給部およびメイン燃料供給部４３のそれぞれ
に供給できるので、始動運転時間の短縮化を図ることが
できる。

【００７４】図１２は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の燃料プラントの第３実施形態における第４実施例を
示す概略系統図である。なお、第３実施形態の構成部品
と同一部分には同一符号を付す。

【００７５】本実施例は、第３実施形態と同様に、トラ
ジションピース４８に改質触媒４９を充填し、改質触媒
４９から生成される改質燃料を改質燃料供給系５０を経
て予混合燃料供給部４０およびメイン燃料供給部４３の
それぞれに供給する一方、パイロット燃料供給部３７お
よび予混合燃料供給部４０の少なくとも一方の出口にハ
ニカム状の燃料触媒４４を設けたものである。

【００７６】本実施例は、パイロット燃料供給部３７の
燃料から発生する燃焼ガスを、燃焼触媒４４の化学反応
によりＮＯｘ濃度を抑制するので、従来のように拡散燃
焼として使用してもＮＯｘ濃度を大幅に低減させること
ができる。

【００７７】図１３は、本発明に係るガスタービン燃焼
器の燃料プラントの第３実施形態における第５実施例を
示す概略系統図である。なお、第３実施形態の構成部品
と同一部分には同一符号を付す。

【００７８】本実施例は、第３実施形態における第５実
施例の構成に加えて、改質燃料供給系５０に改質燃料槽
４５を設けたものである。

【００７９】本実施例は、改質触媒４９から生成される
改質燃料が少ないときに効果的である。

【００８０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るガスタ
ービン燃焼器の燃料プラントは、燃料改質器を設け、燃
料タンクの燃料を水素を主成分とする改質燃料に変え、
その改質燃料を燃焼ガス発生用としてガスタービン燃焼
器に供給したので、水素の化学反応によりＮＯｘ濃度を
従来よりも大幅に抑制することができる。

【００８１】その際、燃料改質器は、改質触媒に加熱源
としての燃焼ガスを供給するバーナの燃料に改質触媒か
ら生成される改質燃料が使用でるきようバイパス系を設
けたので、バーナから発生する燃焼ガスのＮＯｘ濃度を
抑制することができる。

【００８２】また、本発明に係るガスタービン燃焼器の
燃料プラントは、燃料改質器から発生する改質燃料を、
ガスタービン燃焼器のパイロツト燃料供給部、予混合燃
料供給部およびメイン燃料供給部のうち、少なくとも一
つ以上に供給できる改質燃料供給系を設けたので、水素
の化学反応により各燃料供給部から発生する燃焼ガスの
ＮＯｘ濃度を抑制することができ、また、パイロット燃
料供給部から発生する燃焼ガスの最小限度の火炎確保の
下、予混合燃料供給部およびメイン燃料供給部のそれぞ
れからタービン駆動用の燃焼ガスを発生させるので、そ
の燃焼ガスの安定化が図れる。

【００８３】その際、改質燃料供給系に改質燃料槽を設
け、改質燃料を各燃料供給部に迅速に供給できるように
したので、起動運転または負荷遮断後の再起動運転の短
縮化を図ることができる。

【００８４】また、本発明に係るガスタービン燃焼器の
燃料プラントは、パイロット燃料供給部に燃焼触媒を設
けたので、燃焼触媒の化学反応によりパイロット燃料供
給部から発生するＮＯｘの低減化が図れる。

【００８５】また、本発明に係るガスタービン燃焼器の
燃料プラントは、改質触媒をトラジションピースに沿っ
て充填し、トラジションピースを通過する燃焼ガスを熱
源として燃料タンクから供給される燃料を改質燃料に変
え、その改質燃料を予混合燃料供給部およびメイン燃料
供給部のそれぞれに供給し、ＮＯｘの低減化と燃焼ガス
の安定化を図ったので、設備の大幅な簡素化とともに運
転操作を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第１実施形態を示す概略系統図。

【図２】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第１実施形態における第１実施例を示す概略系統
図。

【図３】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第１実施形態における第２実施例を示す概略系統
図。

【図４】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第２実施形態を示す概略系統図。

【図５】ガスタービン燃焼器に供給される改質燃料およ
び気体燃料の配分を負荷との関係で示すグラフ。

【図６】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第２実施形態における第１実施例を示す概略系統
図。

【図７】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第２実施形態における第２実施例を示す概略系統
図。

【図８】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第３実施形態を示す概略系統図。

【図９】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラン
トの第３実施形態における第１実施例を示す概略系統
図。

【図１０】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラ
ントの第３実施形態における第２実施例を示す概略系統
図。

【図１１】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラ
ントの第３実施形態における第３実施例を示す概略系統
図。

【図１２】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラ
ントの第３実施形態における第４実施例を示す概略系統
図。

【図１３】本発明に係るガスタービン燃焼器の燃料プラ
ントの第３実施形態における第５実施例を示す概略系統
図。

【図１４】従来のガスタービンプラントを示す概略系統
図。

【符号の説明】 １ 外筒 ２ 燃焼室 ３ 燃焼器ライナ ４ パイロット燃料供給部 ５ 混合燃料供給部 ６ メイン燃料供給部 ７ ガスタービン ８ トラジションピース ９ 燃焼ガス １０ パイロット燃料通路部 １１ パイロットノズル １２ 燃料通路部 １３ 予混合燃料ノズル １４ 空気圧縮機 １５ 高圧空気 １６ メイン燃料ノズル １７ 予混合ダクト １８ 発電機 １９ ガスタービン燃焼器 ２０ 空気圧縮機 ２１ ガスタービン ２２ 高圧空気 ２３ 燃焼ガス ２４ 発電機 ２５ 燃料プラント ２６ 燃料タンク ２７ 燃料供給系 ２８ 改質燃料供給系 ２８Ａ，２８Ｂ 改質燃料供給系 ２９ 燃料改質器 ３０ バーナ ３１ 改質触媒 ３２ バイパス系 ３３ 蒸気系 ３４ 排気ダクト ３５ パイロット燃料通路部 ３６ パイロットノズル ３７ パイロット燃料供給部 ３８ 燃料通路部 ３９ 予混合燃料ノズル ４０ 予混合燃料供給部 ４１ メイン燃料ノズル ４２ 予混合ダクト ４３ メイン燃料供給部 ４４ ハニカム状の燃焼触媒 ４５ 改質燃料槽 ４６ 外筒 ４７ 燃焼器ライナ ４８ トラジションピース ４９ 改質触媒 ５１ 燃料噴射部 ５０ 改質燃料供給系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｒ 3/40 Ｆ２３Ｒ 3/40 Ｂ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料タンクの燃料供給系から供給される
   燃料に蒸気系の蒸気を加え、改質燃料を生成する燃料改
   質器と、この燃料改質器から生成される改質燃料をガス
   タービン燃焼器に供給する改質燃料供給系とを備えたこ
   とを特徴とするガスタービン燃焼器の燃料プラント。
2. 【請求項２】 燃料タンクの燃料供給系は、ガスタービ
   ン燃焼器および燃料改質器のバーナにそれぞれ接続した
   ことを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器の
   燃料プラント。
3. 【請求項３】 燃料改質器は、改質燃料をバーナに供給
   するバイパス系を備え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の燃料プラント。
4. 【請求項４】 燃料改質器は、ガスタービン燃焼器のパ
   イロット燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なくと
   も一方に改質燃料を供給する改質燃料供給系を備えたこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスタービン燃焼器の燃
   料プラント。
5. 【請求項５】 ガスタービン燃焼器は、パイロット燃料
   供給部および予混合燃料供給部の少なくとも一方の出口
   に燃料触媒を備えたことを特徴とするガスタービン燃焼
   器の燃料プラント。
6. 【請求項６】 改質燃料供給系は、改質燃料槽を備えた
   ことを特徴とする請求項１または４記載のガスタービン
   燃焼器の燃料プラント。
7. 【請求項７】 改質燃料槽は、ガスタービン燃焼器のパ
   イロット燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なくと
   も一方に改質燃料供給系を備え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の燃料プラント。
8. 【請求項８】 燃料タンクの燃料供給系から供給される
   燃料に蒸気系の蒸気を加え、改質燃料を生成する改質触
   媒を、ガスタービン燃焼器のトラジションピースに備え
   るとともに、生成された改質燃料を燃料噴射部に供給す
   る改質燃料供給系を設けたことを特徴とするガスタービ
   ン燃焼器の燃料プラント。
9. 【請求項９】 ガスタービン燃焼器のトラジションピー
   スに備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料噴
   射部に供給する改質燃料供給系に、改質燃料槽を設けた
   ことを特徴とする請求項８記載のガスタービン燃焼器の
   燃料プラント。
10. 【請求項１０】 ガスタービン燃焼器のトラジションピ
    ースに備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料
    噴射部に供給する改質燃料供給系は、ガスタービン燃焼
    器の予混合燃料供給部およびメイン燃料供給部の少なく
    とも一方に接続したことを特徴とする請求項９記載のガ
    スタービン燃焼器の燃料プラント。
11. 【請求項１１】 ガスタービン燃焼器のトラジションピ
    ースに備えた改質触媒から生成される改質燃料を、燃料
    噴射部に供給する改質燃料供給系は、改質燃料槽を設け
    たことを特徴とするガスタービン燃焼器の燃料プラン
    ト。