[发明专利]燃气轮机燃烧器及燃气轮机燃烧器的运用方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机燃烧器及其运用方法。

背景技术

对环境保护的限制或社会要求日益增强，燃气轮机也要求更高效率化、低NO_X化。

作为用于使燃气轮机高效率化的一个方法，考虑使涡轮机入口的气体温度上升，但在该场合，伴随燃气轮机燃烧器中的火焰温度上升，有可能导致NO_X的排出量增加。

为了降低NO_X排出量，具有采用将预先混合了燃料与空气的混合气体供给到燃烧器并燃烧的燃烧方式即预混合燃烧的燃气轮机燃烧器。

采用上述预混合燃烧的燃气轮机燃烧器具备构成燃烧嘴的预先进行燃料与空气的混合的预混合器、位于该预混合器的下游且使与空气混合的燃料燃烧的燃烧室。

预混合燃烧由于火焰温度均匀化，因此对低NO_X化有效，但当火焰温度上升时，引起从燃气轮机燃烧器的燃烧室到位于上游的构成燃烧嘴的预混合器，火焰想要向外逆流的回火的可能性增加，因此对兼具NO_X排出量的抑制与耐回火性的燃气轮机燃烧器的要求增多。

就兼具NO_X排出量的抑制与耐回火性的燃气轮机燃烧器而言，在专利文献1中公开了在同轴上配置多个燃料喷嘴与多个空气孔，向燃烧室供给燃料与空气的多个同轴喷流并燃烧的燃气轮机燃烧器的技术。

专利文献1所公开的将燃料与空气的多个同轴喷流供给到燃烧室且燃烧的燃气轮机燃烧器与现有的采用预混合燃烧的燃气轮机燃烧器相比，能够在非常短的距离快速混合燃料与空气，因此是能兼具NO_X排出量的抑制与耐回火性的燃气轮机燃烧器。另外，由于耐回火性优异，因此是也能够应用于根据现有的扩散燃烧方式而对应的煤气化或焦炭炉气体等氢气含量较高且燃烧速度快的燃料的燃气轮机燃烧器。

另外，在专利文献1中公开了配置从燃烧嘴中心同心圆状地排列多列，燃料与空气的多个同轴喷流的结构。

另一方面，在具有多个燃烧器的燃气轮机中，例如在位于对角的两处设置点火栓，在燃气轮机燃烧器点火时，使点火栓点火并在燃烧器中产生火花。相邻的燃烧器利用被称为火焰传播管的管互相连接，燃烧气体从点火的燃烧器通过火焰传播管向相邻燃烧器流动，全部的燃烧器点火。这样，能够有效地对多个燃烧器进行点火。在由多个燃烧嘴构成一个燃烧器的多燃烧嘴结构中，作为在点火时有效地使燃烧气体在火焰传播管中流动的结构，在专利文献2中公开了使燃烧嘴与燃烧嘴的间隙的相位和火焰传播管的相位一致的结构。

现有技术文献

专利文献1：日本专利第3960166号公报

专利文献2：日本特开2009-52795号公报

在利用点火栓对具备多个燃烧嘴的燃烧器进行点火的场合，不是向全部的燃烧嘴供给燃料并进行点火，普遍是向燃烧稳定性好的燃烧嘴与配设在靠近火焰传播管的部分的燃烧嘴供给燃料并对燃烧器进行点火的方法。其中，将该方法称为部分点火，相对于在全部的燃烧嘴点燃燃料的方法，该部分点火的优点能够以较低的燃空比点火，因此缓和燃气轮机点火时对结构物的热冲击，能够抑制金属嵌片温度或涡轮机嵌片温度的急剧上升。

但是，在专利文献1所公开的同心圆状地配置燃料与空气的多个同轴喷流，向燃料室供给并燃烧的燃气轮机燃烧器中，为了在燃气轮机点火时利用火焰传播管对多个燃烧器点火，使燃烧气体可靠地在火焰传播管中流动，考虑向全部的燃烧嘴供给燃料的场合。但是，当向全部的燃烧嘴供给燃料并燃烧时，如上所述，燃气轮机点火时的燃空比变高，因此点火时对结构物的热冲击大，金属嵌片温度或涡轮机嵌片温度有可能急剧上升。

因此，考虑在火焰传播管的附近设置用于在该燃烧器中促进火焰传播的火焰传播用的燃烧嘴来进行火焰传播的方法。只要设置火焰传播用燃烧嘴，就能有效地使在燃烧嘴中心产生的燃烧气体在火焰传播管中流动，能够对多个燃烧器进行点火。但是，通过火焰传播用的燃烧嘴的追加设置，每一个燃烧器的燃烧嘴数增加，因此存在燃料的流量控制及燃料供给系统的切换控制复杂化的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供具备能以适于燃气轮机点火的燃空比对多个燃烧器点火的结构的燃烧嘴的燃气轮机燃烧器。