JP2000130757A - Gas turbine combustor for gasification power plant - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器に係り、特に、酸素を主成分と
する酸化剤により重油または石炭をガス化する重質油ガ
ス化または石炭ガス化複合発電プラントに搭載するガス
タービン燃焼器を低ＮＯｘ化する燃焼手段に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine combustor for a gasification power plant, and more particularly, to heavy oil gasification or coal gasification in which heavy oil or coal is gasified by an oxidizing agent containing oxygen as a main component. The present invention relates to a combustion means for reducing NOx in a gas turbine combustor mounted on a combined cycle power plant.
【０００２】[0002]
【従来の技術】天然ガスを燃料とする従来のガスタービ
ン燃焼器では、低ＮＯｘ化するため、燃料と空気とを予
め混合して燃焼する予混合燃焼方式を採用している。こ
の方式においては、燃料と空気とを予混合することによ
り、燃焼室内部で低温均一燃焼させる。2. Description of the Related Art A conventional gas turbine combustor using natural gas as a fuel employs a premixed combustion system in which fuel and air are mixed in advance and burned in order to reduce NOx. In this system, the fuel and air are premixed to cause uniform combustion at low temperature inside the combustion chamber.
【０００３】一方、本発明が対象とする重油ガス化また
は石炭ガス化発電プラントにおいては、酸素でガス化し
た場合の燃料の燃焼速度が、天然ガスの燃焼速度よりも
非常に速い。しかも、原料となる重油の種類または石炭
の炭種すなわちそれらから得られるガスの組成によって
は、燃焼速度が大きく異なるため、不安定燃焼が誘発さ
れたり、保炎器への火炎付着などの問題を生じやすい。On the other hand, in a heavy oil gasification or coal gasification power generation plant to which the present invention is applied, the combustion rate of fuel when gasified with oxygen is much higher than the combustion rate of natural gas. Moreover, depending on the type of heavy oil used as a raw material or the type of coal of coal, that is, the composition of the gas obtained therefrom, the combustion speed varies greatly, causing problems such as unstable combustion and flame sticking to the flame stabilizer. Easy to occur.
【０００４】そこで、酸素酸化方式の石炭ガス化発電プ
ラントにおいては、炭種などに影響されず燃焼を安定さ
せるために、拡散燃焼方式を採用し、ガス化炉に必要な
酸素を取り出す際に発生する窒素を燃焼器に供給し、局
所的な高温領域を希釈することにより、低ＮＯｘ化しよ
うとしている。[0004] In order to stabilize the combustion without being affected by the type of coal, etc., a diffusion gas combustion system is employed in an oxygen oxidation type coal gasification power plant to generate oxygen required for extracting gas necessary for a gasification furnace. Nitrogen is supplied to the combustor to dilute a local high-temperature region to reduce NOx.
【０００５】窒素を利用した低ＮＯｘ燃焼方式は、特開
平０８−０９３５０１号公報などに記載されている。A low NOx combustion system using nitrogen is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-093501.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】酸素酸化方式によるガ
ス化ガスの発熱量は、空気酸化方式で得られるガスの約
２.５倍であり、天然ガスの約３分の１程度である。し
かし、このガス化ガスをガスタービン燃焼器で燃焼させ
た場合、燃料と空気との理想混合比すなわち量論混合比
における最高火炎温度は、天然ガスのそれより約２００
℃も高くなるので、火炎温度の上昇に比例してガスター
ビン燃焼器から排出されるＮＯｘの濃度が高くなる問題
があった。The calorific value of the gasified gas obtained by the oxygen oxidation method is about 2.5 times that of the gas obtained by the air oxidation method, and is about one third of that of natural gas. However, when this gasified gas is burned in a gas turbine combustor, the maximum flame temperature at an ideal mixing ratio of fuel and air, that is, a stoichiometric mixing ratio, is about 200 times higher than that of natural gas.
Also, the temperature of NOx discharged from the gas turbine combustor increases in proportion to the increase of the flame temperature.
【０００７】既に述べたように、燃料と空気とを予め混
合して燃焼させる予混合燃焼方式においては、燃焼ガス
の温度を均一化してしかも低温燃焼させるので、燃焼器
から排出されるＮＯｘの排出濃度を低減できる利点があ
る。As described above, in the premixed combustion system in which fuel and air are mixed in advance and burned, the temperature of the combustion gas is made uniform and the combustion gas is burned at a low temperature, so that the NOx discharged from the combustor is discharged. There is an advantage that the concentration can be reduced.
【０００８】しかし、中カロリーガスの燃焼速度すなわ
ち火炎の伝幡速度が、天然ガスと比べて数倍も速く、し
かも、原料炭の種類に応じて燃焼速度も異なるので、予
混合燃焼によりガスタービンの運用負荷の全領域をカバ
ーすることは、困難と考えられる。However, the combustion speed of medium-calorie gas, that is, the propagation speed of the flame, is several times higher than that of natural gas, and the combustion speed differs depending on the type of coking coal. It is considered difficult to cover the whole area of the operational load of the company.
【０００９】そのため、本発明が対象とするガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器においては、燃焼室の軸
方向に複数の燃焼用空気孔を設け、燃焼室内部の軸方向
の温度領域を適正化し、完全燃焼させる拡散燃焼方式が
有効であると考えられている。すなわち、この低ＮＯｘ
燃焼方式においては、原料ガス化炉に必要な酸素を製造
する際に発生する窒素を火炎温度希釈用の媒体として利
用する。なお、前記窒素は、ガスタービンの抽気空気ま
たはガス化炉の原料用空気圧縮機から送られる空気を原
料として、酸素を製造する際に、製造される。Therefore, in the gas turbine combustor of the gasification power plant to which the present invention is applied, a plurality of combustion air holes are provided in the axial direction of the combustion chamber to optimize the axial temperature region inside the combustion chamber. However, it is considered that a diffusion combustion method in which complete combustion is performed is effective. That is, this low NOx
In the combustion method, nitrogen generated when producing oxygen required for a raw material gasifier is used as a medium for flame temperature dilution. The nitrogen is produced when oxygen is produced by using bleed air of a gas turbine or air sent from a raw material air compressor of a gasifier as a raw material.
【００１０】窒素を利用した低ＮＯｘ燃焼方式として
は、ａ．ガスタービン燃焼器の圧縮機吐出空気中に窒素
を噴射混合する方法 ｂ．燃焼器内の火炎に窒素を噴射
混合する方法 ｃ．燃料中に窒素を噴射混合し燃料発熱
量を低下させる方法 などが考えられる。As the low NOx combustion system using nitrogen, there are a. Method for injecting and mixing nitrogen into compressor discharge air of a gas turbine combustor b. Method of injecting and mixing nitrogen into the flame in the combustor c. A method of injecting and mixing nitrogen into the fuel to reduce the calorific value of the fuel can be considered.
【００１１】しかし、窒素を噴射させる位置によって
は、不安定燃焼を誘発したり、ＮＯｘを満足には低減で
きないおそれがある。However, depending on the position where nitrogen is injected, unstable combustion may be induced or NOx may not be reduced satisfactorily.
【００１２】例えば、上記ａの圧縮機吐出空気中に窒素
を噴射混合する方法において、ガスタービンの車室入口
部で空気中に窒素を混合させると、燃焼器後部の希釈空
気孔から窒素が供給されてしまって、燃焼器の比較的高
温領域が存在する頭部には、必要な窒素が供給されない
ため、充分に低ＮＯｘ化できないおそれがある。For example, in the method of a) in which nitrogen is injected and mixed into the compressor discharge air, if nitrogen is mixed into the air at the inlet of the cabin of the gas turbine, nitrogen is supplied from the dilution air hole at the rear of the combustor. As a result, since the necessary nitrogen is not supplied to the head of the combustor where the relatively high temperature region exists, the NOx may not be sufficiently reduced.
【００１３】一方、燃焼器頭部のスワラ空気中に窒素を
全量供給した場合、燃焼に必要なスワラ空気の酸素濃度
を確保できず、不安定燃焼を誘発する可能性がある。On the other hand, if the entire amount of nitrogen is supplied to the swirler air at the combustor head, the oxygen concentration of the swirler air required for combustion cannot be secured, and unstable combustion may be induced.
【００１４】上記ｂの燃焼器内部に窒素を直接噴射する
方法において、燃焼ガスと窒素との混合特性によって
は、火炎温度の低減効果が不十分であったり、火炎安定
性が悪化したりすることもある。In the method of b, wherein the nitrogen is directly injected into the combustor, the effect of reducing the flame temperature may be insufficient or the flame stability may be deteriorated depending on the mixing characteristics of the combustion gas and the nitrogen. There is also.
【００１５】上記ｃの窒素を燃料に混合する方法におい
ては、燃料ガスの発熱量が低下し、局所的な火炎温度の
上昇を防止できるので、ａ，ｂの方法と比較して、低Ｎ
Ｏｘ化を達成することは容易ではあるが、窒素の供給圧
力に対して燃料の供給圧力が高いため、窒素混合の際
に、昇圧動力が他の方法と比べて大きくなり、プラント
効率低下の要因となる。したがって、窒素の噴射位置に
よっては、上記問題を抱えることになる。In the method (c) of mixing nitrogen with fuel, the calorific value of the fuel gas is reduced, and a local increase in the flame temperature can be prevented.
Although it is easy to achieve Oxification, since the supply pressure of fuel is higher than the supply pressure of nitrogen, the boosting power during nitrogen mixing becomes larger than that of other methods, and the factor of the decrease in plant efficiency Becomes Therefore, the above problem is caused depending on the nitrogen injection position.
【００１６】また、ガスタービンの運用負荷の範囲は非
常に広く、無負荷条件と定格負荷条件では、燃焼器に供
給される燃料流量が約３倍も異なるから、燃焼器内部で
生成される高温領域の位置が負荷によって異なる。低負
荷条件では、その高温領域が小さいために、窒素噴射し
ながら安定に燃焼させることが課題となる。一方、高負
荷条件では、その領域が大きくなるため、窒素を効率よ
く混合させてＮＯｘを低減することが課題となる。The operating load range of the gas turbine is very wide, and the flow rate of the fuel supplied to the combustor differs between the no-load condition and the rated load condition by about three times. The location of the area depends on the load. Under low load conditions, since the high temperature region is small, it is necessary to perform stable combustion while injecting nitrogen. On the other hand, under a high load condition, the region becomes large, and it is a problem to efficiently mix nitrogen to reduce NOx.
【００１７】本発明の目的は、プラント全体の効率を損
なうことなく、ガスタービンの運用負荷の全領域におい
て安定に燃焼でき、しかも低ＮＯｘ化を達成できるよう
に、酸素製造装置からガスタービンに窒素を供給する手
段を備えたガス化発電プラントのガスタービン燃焼器を
提供することである。An object of the present invention is to supply nitrogen gas from an oxygen producing apparatus to a gas turbine so that stable combustion can be achieved over the entire operating load range of the gas turbine without lowering the efficiency of the entire plant, and that a low NOx reduction can be achieved. To provide a gas turbine combustor of a gasification power plant provided with means for supplying the gas turbine.
【００１８】[0018]
【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、空気圧縮手段と、圧縮された空気から酸
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合しガス化ガス
を燃焼させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼
器からの燃焼ガスによって駆動されるガスタービンと、
ガスタービンにより駆動されて発電する発電機とからな
るガス化発電プラントのガスタービン燃焼器において、
燃料ノズルが、ガス化ガスおよび圧縮空気を燃焼室に供
給するガス化ガス噴射手段および内周空気噴射手段と、
両噴射手段の周囲から分離された窒素およびガス化ガス
の混合ガスまたは窒素およびガス化ガスおよび圧縮空気
の混合ガスを燃焼室に供給する混合ガス噴射手段とを備
えたガス化発電プラントのガスタービン燃焼器を提案す
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a fuel oil or a heavy oil using separated oxygen. Gasification means for oxidizing and gasifying coal; a gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to a combustion chamber, mixing the gasification gas and compressed air from the air compression means, and burning the gasification gas; A gas turbine driven by combustion gas from a gas turbine combustor;
In a gas turbine combustor of a gasification power plant comprising a power generator driven by a gas turbine and generating power,
A fuel nozzle for supplying gasified gas and compressed air to the combustion chamber;
Gas turbine of a gasification power plant comprising: a mixed gas injection means for supplying a mixed gas of nitrogen and a gasified gas or a mixed gas of nitrogen, a gasified gas and a compressed air to a combustion chamber, separated from the surroundings of both injection means. Suggest a combustor.
【００１９】このような構成のガスタービン燃焼器で
は、燃料ノズルの燃焼室の中心軸近傍に、燃料と空気と
の燃焼による安定したパイロット火炎が常時形成され、
そのパイロット火炎の周囲に、窒素を混合されて燃焼の
大部分をまかなう低温燃焼領域が形成される。その結
果、安定燃焼と低ＮＯｘ燃焼とが両立した燃焼領域が形
成される。In the gas turbine combustor having such a configuration, a stable pilot flame due to the combustion of fuel and air is always formed near the center axis of the combustion chamber of the fuel nozzle.
Around the pilot flame, a low temperature combustion zone is formed that is mixed with nitrogen to cover most of the combustion. As a result, a combustion region in which stable combustion and low NOx combustion are compatible is formed.
【００２０】より具体的には、両噴射手段は、燃焼室の
中心軸に関し周方向に交互に配置され、混合ガス噴射手
段は、両噴射手段の外周に配置されることが望ましい。More specifically, it is desirable that the two injection means are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the center axis of the combustion chamber, and that the mixed gas injection means is arranged on the outer periphery of both the injection means.
【００２１】このようにすると、上記安定燃焼と低ＮＯ
ｘ燃焼とが両立した燃焼領域が形成されることは、もち
ろんであるが、運転条件により、混合ガス噴射孔に燃料
を供給しない場合でも、適量の窒素を供給し、燃焼ガス
による噴射孔の加熱を防止できる。In this manner, the stable combustion and the low NO
Of course, a combustion region compatible with x-combustion is formed. However, even if fuel is not supplied to the mixed gas injection hole depending on operating conditions, an appropriate amount of nitrogen is supplied and the injection gas is heated by the combustion gas. Can be prevented.
【００２２】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、空気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素と
を分離する酸素製造手段と、分離された酸素により重油
または石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃
焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮
手段からの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させる
ガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼
ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービン
により駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器において、燃料ノズル
が、ガス化ガスおよび圧縮空気を燃焼室に供給するガス
化ガス噴射手段および内周空気噴射手段と、両噴射手段
の周囲から分離された窒素およびガス化ガスの混合ガス
または窒素およびガス化ガスおよび圧縮空気の混合ガス
を燃焼室に供給する混合ガス噴射手段および圧縮空気を
燃焼室に供給するを外周空気噴射手段とを備え、両噴射
手段が、燃焼室の中心軸に関し周方向に交互に配置さ
れ、混合ガス噴射手段および外周空気噴射手段が、両噴
射手段の外周に交互に配置されているガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器を提案する。In order to achieve the above object, the present invention also provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and an apparatus for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen. Gasification means for gasifying, a gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to a combustion chamber, mixing the gasification gas and compressed air from the air compression means to burn the gasification gas, and gas turbine combustion In a gas turbine combustor of a gasification power generation plant comprising a gas turbine driven by combustion gas from a gas generator and a generator driven by the gas turbine to generate power, a fuel nozzle uses a combustion chamber to convert gasified gas and compressed air into a combustion chamber. Gas injection means and inner peripheral air injection means, and a mixed gas or nitrogen and gas mixture of nitrogen and gasification gas separated from the periphery of both injection means. A mixed gas injection means for supplying a mixed gas of the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber and an outer peripheral air injection means for supplying the compressed air to the combustion chamber, wherein both the injection means are arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the combustion chamber. A gas turbine combustor of a gasification power plant is proposed in which the mixed gas injection means and the outer air injection means are alternately arranged on the outer circumference of both injection means.
【００２３】周方向に複数の燃料噴射孔と空気噴射孔と
を交互に配置した燃料ノズルが、ガスタービン燃焼器内
の上流側かつ中心部に配置され、そのノズル外周に窒素
と燃料の混合ガスの噴射孔と空気噴射孔(スワラ空気噴
射孔)とが、交互に配置されているため、拡散燃焼であ
っても低温燃焼が可能であり、燃焼の安定化と低ＮＯｘ
化を両立できる。A fuel nozzle, in which a plurality of fuel injection holes and air injection holes are alternately arranged in the circumferential direction, is arranged on the upstream side and in the center of the gas turbine combustor. Since the injection holes and the air injection holes (swirler air injection holes) are alternately arranged, low-temperature combustion is possible even in diffusion combustion, stabilizing combustion and reducing NOx.
Can be compatible.
【００２４】本発明は、さらに、空気圧縮手段と、圧縮
された空気から酸素と窒素とを分離する酸素製造手段
と、分離された酸素により重油または石炭を酸化しガス
化するガス化手段と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズ
ルを有しガス化ガスと空気圧縮手段からの圧縮空気とを
混合しガス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、
ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動される
ガスタービンと、ガスタービンにより駆動されて発電す
る発電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン
燃焼器において、燃料ノズルが、ガス化ガスおよび圧縮
空気を燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段と、両噴射手段の周囲からガス化ガスを燃
焼室に供給するガス化ガス噴射手段と窒素および圧縮空
気の混合空気を燃焼室に供給する混合空気噴射手段とを
備え、両噴射手段が、燃焼室の中心軸に関し周方向に交
互に配置され、ガス化ガス噴射手段および混合空気噴射
手段が、両噴射手段の外周に交互に配置されているガス
化発電プラントのガスタービン燃焼器を提案する。[0024] The present invention further comprises an air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from the compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to the combustion chamber and mixing the gasified gas and compressed air from the air compressor to burn the gasified gas;
In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine driven by combustion gas from a gas turbine combustor and a generator driven by the gas turbine to generate power, a fuel nozzle includes gasified gas and compressed air. Gas injection means and inner peripheral air injection means for supplying gas to the combustion chamber, gasified gas injection means for supplying gasified gas to the combustion chamber from around both the injection means, and mixed air of nitrogen and compressed air. Mixed air injection means for supplying to the combustion chamber, the two injection means are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the center axis of the combustion chamber, and the gasified gas injection means and the mixed air injection means are alternately arranged on the outer periphery of both injection means. A gas turbine combustor for a gasification power plant that is located is proposed.
【００２５】燃焼器軸中心部の燃料ノズルの外周側に配
置した燃料ノズルが、窒素および空気を予め混合した混
合ガスと燃料とを交互に噴射して燃焼する構造となって
いるので、空気よりも酸素濃度が低い混合ガスと燃料と
の燃焼となり、低温燃焼領域を確実に形成できる。The fuel nozzle arranged on the outer peripheral side of the fuel nozzle at the center of the combustor shaft has a structure in which the mixed gas and the fuel in which nitrogen and air are preliminarily mixed and the fuel are alternately injected and burned. In this case, the mixed gas having a low oxygen concentration is burned with the fuel, and the low-temperature combustion region can be reliably formed.
【００２６】本発明は、上記目的を達成するために、空
気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素とを分離
する酸素製造手段と、分離された酸素により重油または
石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃焼室に
供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮手段か
らの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させるガスタ
ービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスに
よって駆動されるガスタービンと、ガスタービンにより
駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器において、燃料ノズルが、ガス
化ガスおよび圧縮空気を燃焼室に供給するガス化ガス噴
射手段および内周空気噴射手段と、両噴射手段の周囲か
らガス化ガスを燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段と
窒素を燃焼室に供給する窒素噴射手段とを備え、両噴射
手段が、燃焼室の中心軸に関し周方向に交互に配置さ
れ、ガス化ガス噴射手段および窒素噴射手段が、両噴射
手段の外周に交互に配置されているガス化発電プラント
のガスタービン燃焼器を提案する。In order to achieve the above object, the present invention provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a method for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen to gasify it. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to the combustion chamber, and mixing the gasified gas and compressed air from the air compressor to burn the gasified gas; and a gas turbine combustor. In a gas turbine combustor of a gasification power plant, which includes a gas turbine driven by combustion gas and a power generator driven by the gas turbine, a fuel nozzle supplies gasified gas and compressed air to a combustion chamber. Gasizing gas injection means and inner peripheral air injection means, gasified gas injection means for supplying gasified gas to the combustion chamber from around both the injection means, and nitrogen gas supplied to the combustion chamber. Nitrogen injection means, wherein the two injection means are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the central axis of the combustion chamber, and the gasified gas injection means and the nitrogen injection means are alternately arranged on the outer periphery of both injection means. A gas turbine combustor for a gasification power plant is proposed.
【００２７】燃焼器軸中心部の燃料ノズルの外周側に配
置した燃料ノズルが、燃料と窒素とを交互に噴射する構
造となっており、しかも、燃焼室の壁面から流入する空
気と燃料と窒素が混合して燃焼するために、低温燃焼領
域を形成できる。さらに、窒素を燃焼室に直接噴射する
場合、燃焼室の圧力のみを考慮した窒素供給制御が可能
であり、プラント効率を損なうことなくＮＯｘを低減で
きる。A fuel nozzle arranged on the outer peripheral side of the fuel nozzle at the center of the combustor shaft has a structure in which fuel and nitrogen are alternately injected. In addition, air, fuel and nitrogen flowing from the wall of the combustion chamber are provided. Are mixed and burned, so that a low temperature combustion region can be formed. Further, when nitrogen is directly injected into the combustion chamber, nitrogen supply control can be performed in consideration of only the pressure in the combustion chamber, and NOx can be reduced without impairing plant efficiency.
【００２８】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、空気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素と
を分離する酸素製造手段と、分離された酸素により重油
または石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃
焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮
手段からの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させる
ガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼
ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービン
により駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器において、燃料ノズル
が、ガス化ガスおよび圧縮空気を燃焼室に供給するガス
化ガス噴射手段および内周空気噴射手段を備え、燃焼室
が、両噴射手段の出口に副燃焼室を有し、燃料ノズル
が、両噴射手段の周囲からガス化ガスおよび窒素を予混
合し混合ガスを燃焼室に供給する予混合噴射手段を備
え、両噴射手段が、燃焼室の中心軸に関し周方向に交互
に配置され、予混合噴射手段が、両噴射手段の外周に配
置されているガス化発電プラントのガスタービン燃焼器
を提案する。The present invention also provides an air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a method for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen. Gasification means for gasifying, a gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to a combustion chamber, mixing the gasification gas and compressed air from the air compression means to burn the gasification gas, and gas turbine combustion In a gas turbine combustor of a gasification power generation plant comprising a gas turbine driven by combustion gas from a gas generator and a generator driven by the gas turbine to generate power, a fuel nozzle uses a combustion chamber to convert gasified gas and compressed air into a combustion chamber. The combustion chamber has a sub-combustion chamber at the outlet of both injection means, and the fuel nozzle is provided around the two injection means. A premix injection means for premixing the gasified gas and nitrogen from the mixture and supplying the mixed gas to the combustion chamber, wherein both the injection means are alternately arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the combustion chamber, and the premix injection means is A gas turbine combustor for a gasification power plant arranged on the outer periphery of both injection means is proposed.
【００２９】燃焼器の中心部に配置した燃料ノズルに比
べて、その外周の燃料ノズルを燃焼器軸方向の下流側に
配置したことにより、保炎のためのパイロット火炎と低
ＮＯｘ化のための低温燃焼領域とを、燃焼室の軸方向位
置で確実に分離でき、不安定な低温燃焼がパイロット火
炎の保炎性に干渉すること無く、火炎安定性がさらに向
上する。By arranging the fuel nozzle on the outer periphery on the downstream side in the axial direction of the combustor as compared with the fuel nozzle arranged at the center of the combustor, a pilot flame for flame holding and a NOx reduction can be obtained. The low-temperature combustion region can be reliably separated from the low-temperature combustion region at the axial position of the combustion chamber, and the flame stability is further improved without unstable low-temperature combustion interfering with the flame holding properties of the pilot flame.
【００３０】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、空気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素
とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素により重
油または石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を
燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧
縮手段からの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させ
るガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃
焼ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービ
ンにより駆動されて発電する発電機とからなるガス化発
電プラントのガスタービン燃焼器において、燃料ノズル
が、ガス化ガスおよび圧縮空気を燃焼室に供給するガス
化ガス噴射手段および空気噴射手段を含むノズルと、ノ
ズルの周囲に放射状に配置されガス化ガスおよび窒素と
空気との混合ガスを燃焼室に供給する複数のメインバー
ナとを備えているガス化発電プラントのガスタービン燃
焼器を提案する。In order to achieve the above object, the present invention further provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and an apparatus for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen. Gasification means for gasifying, a gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to a combustion chamber, mixing the gasification gas and compressed air from the air compression means to burn the gasification gas, and gas turbine combustion In a gas turbine combustor of a gasification power generation plant comprising a gas turbine driven by combustion gas from a gas generator and a generator driven by the gas turbine to generate power, a fuel nozzle uses a combustion chamber to convert gasified gas and compressed air into a combustion chamber. Nozzle including gasification gas injection means and air injection means to be supplied to the nozzle, and gasification gas and a mixed gas of nitrogen and air radially arranged around the nozzle Suggest gas turbine combustor gasification power plant and a plurality of main burners supplied to the combustion chamber.
【００３１】燃焼室の中心軸上に空気と燃料とを燃焼室
に供給する燃料ノズルを備え、さらに燃料ノズルの周囲
に窒素と燃料と空気とを供給する燃料ノズルを複数個備
えいるので、各々独立した燃料ノズルで保炎性を向上さ
せることができ、低温燃焼の火炎が安定する。この火炎
安定性の向上により、パイロット火炎と低温燃焼領域と
では、さらに空気が過剰な燃焼すなわち希薄燃焼が可能
となり、ＮＯｘをより一層低減できる。A fuel nozzle for supplying air and fuel to the combustion chamber is provided on the central axis of the combustion chamber, and a plurality of fuel nozzles for supplying nitrogen, fuel and air are provided around the fuel nozzle. Independent fuel nozzles can improve flame holding properties and stabilize low-temperature combustion flames. Due to the improvement of the flame stability, the combustion in the pilot flame and the low-temperature combustion region is allowed to perform excessive combustion of air, that is, lean combustion, and the NOx can be further reduced.
【００３２】上記いずれかのガス化発電プラントのガス
タービン燃焼器において、燃焼室にガス化ガスを供給す
る系統を少なくとも２つ備え、燃焼室に窒素が供給され
る位置に近接して燃焼室に燃料を供給する第１燃料供給
系統に第１燃料流量制御弁を設置し、燃料供給の位置に
対し燃焼室の内周位置または上流位置に燃料を供給する
第２燃料供給系統に第２燃料流量制御弁を設置したガス
化発電プラントのガスタービン燃焼器も提案する。In the gas turbine combustor of any of the above gasification power plants, at least two systems for supplying gasified gas to the combustion chamber are provided, and the system is provided near the position where nitrogen is supplied to the combustion chamber. A first fuel flow control valve is provided in a first fuel supply system for supplying fuel, and a second fuel flow control valve is provided in a second fuel supply system for supplying fuel to an inner circumferential position or an upstream position of a combustion chamber with respect to a fuel supply position. A gas turbine combustor of a gasification power plant equipped with a control valve is also proposed.
【００３３】パイロット用燃料ノズルに供給する燃料流
量と、その外周に配置した燃料ノズルから低温燃焼領域
に供給する燃料流量とを各々制御すると、負荷変化に対
する燃料流量に応じて、火炎安定性と低ＮＯｘ化とに最
適な燃焼状態を実現できる。When the fuel flow supplied to the pilot fuel nozzle and the fuel flow supplied to the low temperature combustion region from the fuel nozzle disposed on the outer periphery thereof are controlled, the flame stability and low fuel flow are controlled in accordance with the fuel flow with respect to load change. An optimal combustion state for NOx conversion can be realized.
【００３４】このガス化発電プラントのガスタービン燃
焼器の運転方法においては、ガスタービンの所定部分負
荷に至るまでは、第２燃料系統に供給する燃料流量を増
加させ、所定部分負荷から定格負荷に至るまでは、第１
燃料系統に供給する燃料流量を増加させるとともに、第
２燃料系統に供給する燃料流量を所定値に保ちまたは減
少させるようにする。In this method of operating the gas turbine combustor of the gasification power plant, the flow rate of fuel supplied to the second fuel system is increased until the gas turbine reaches a predetermined partial load, and the fuel flow is increased from the predetermined partial load to the rated load. Until the first
The fuel flow rate to be supplied to the fuel system is increased, and the fuel flow rate to be supplied to the second fuel system is kept or reduced to a predetermined value.
【００３５】すなわち、燃料流量が少なく火炎安定性が
問題となる低負荷時では、パイロット火炎に積極的に燃
料を供給し、ＮＯｘ生成量が多い高負荷運転時には、低
温燃焼領域への燃料供給量を増加させると、ガスタービ
ンの運用負荷の全領域で、火炎安定性と低ＮＯｘ化とに
最適な燃焼状態を実現できる。That is, at low load where the fuel flow rate is small and flame stability is a problem, the fuel is actively supplied to the pilot flame, and at high load operation where the NOx generation amount is large, the fuel supply amount to the low temperature combustion region is increased. When the value of is increased, it is possible to realize an optimal combustion state for flame stability and low NOx in all regions of the operation load of the gas turbine.
【００３６】本発明は、上記目的を達成するために、空
気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素とを分離
する酸素製造手段と、分離された酸素により重油または
石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃焼室に
供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮手段か
らの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させるガスタ
ービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスに
よって駆動されるガスタービンと、ガスタービンにより
駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器において、燃料ノズルの軸中心
部に、着火から無負荷定格回転数までの他種燃料燃焼用
の燃料ノズルとその外周に他種燃料霧化用のアトマイズ
空気流路とを備え、アトマイズ空気用の圧縮機から燃料
ノズル出口までの空気系統に窒素を供給する系統を接続
し、他種燃料燃焼時にアトマイズ空気の酸素濃度を低下
させるとともに、ガス化ガス専焼時にアトマイズ空気ラ
インから窒素を供給するガス化発電プラントのガスター
ビン燃焼器を提案する。In order to achieve the above object, the present invention provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a method for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen to gasify it. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to the combustion chamber, and mixing the gasified gas and compressed air from the air compressor to burn the gasified gas; and a gas turbine combustor. In a gas turbine combustor of a gasification power plant comprising a gas turbine driven by combustion gas and a generator driven by the gas turbine to generate power, a no-load rated rotation speed from ignition to the axial center of the fuel nozzle Up to the atomizing air flow path for atomizing other types of fuel, and a fuel nozzle for atomizing air from the compressor for atomizing air to the fuel nozzle outlet. The gas turbine combustor of the gasification power plant that connects the system that supplies nitrogen to the gas system and reduces the oxygen concentration of the atomized air during combustion of other types of fuel and supplies nitrogen from the atomized air line during the combustion of gasified gas suggest.
【００３７】窒素を供給する際に、軽油霧化用の空気流
路を流用すると、新たにガス噴射孔の内周側に窒素噴射
孔を設けることなく、ＮＯｘの生成を抑制できる。さら
に、ガスタービンの起動からガス化ガスが供給されるま
での間に運用される軽油燃焼モードでも、軽油微粒化用
に空気と窒素との混合気(低酸素濃度用空気)を用いるた
め、火炎温度の上昇を防ぎ、ＮＯｘの生成を抑制でき
る。If the air flow path for atomizing light oil is used to supply nitrogen, the generation of NOx can be suppressed without newly providing a nitrogen injection hole on the inner peripheral side of the gas injection hole. Furthermore, even in the light oil combustion mode, which is operated from the start of the gas turbine to the supply of gasified gas, the use of a mixture of air and nitrogen (air for low oxygen concentration) A rise in temperature can be prevented, and generation of NOx can be suppressed.
【００３８】燃料ノズルのガス噴射孔と同一半径位置か
その外周側に窒素噴射孔を複数個配置し、アトマイズ空
気系統を利用して供給する窒素と窒素噴射孔から供給す
る窒素とにより、ガス噴射孔から供給されるガス化ガス
を燃料ノズルの半径方向で挟み込むようにする。A plurality of nitrogen injection holes are arranged at the same radial position as the gas injection holes of the fuel nozzle or on the outer peripheral side thereof, and gas injection is performed by using nitrogen supplied by using an atomizing air system and nitrogen supplied from the nitrogen injection holes. The gasified gas supplied from the hole is sandwiched in the radial direction of the fuel nozzle.
【００３９】このように、アトマイズ空気流路を利用し
て窒素を噴射する構造と、ガス噴射孔と同一の半径位置
かその外周側に窒素噴射孔を設けた構造とを組み合わせ
たので、窒素を供給する際に、循環流領域内の急激な温
度低下によって不安定燃焼を誘発することもなく、ＮＯ
ｘの生成を抑制できる。As described above, the structure for injecting nitrogen using the atomized air flow path and the structure in which the nitrogen injection hole is provided at the same radial position as the gas injection hole or on the outer peripheral side thereof are combined. During the feeding, the unstable combustion is not induced by the rapid temperature drop in the circulating flow region, and NO
x generation can be suppressed.
【００４０】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、空気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素と
を分離する酸素製造手段と、分離された酸素により重油
または石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃
焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮
手段からの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させる
ガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼
ガスによって駆動されるガスタービンと、ガスタービン
により駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器において、燃焼室の上流
側かつガスタービン燃焼器の外筒と燃焼室の間を流れる
圧縮空気中に窒素を噴射混合する窒素噴射ノズルを外筒
内部に複数個配置し、燃料ノズルの軸中心部に、着火か
ら無負荷定格回転数までの他種燃料燃焼用の燃料ノズル
とその外周に他種燃料霧化用のアトマイズ空気流路とを
備え、アトマイズ空気用の圧縮機から燃料ノズル出口ま
での空気系統に窒素を供給する系統を接続し、他種燃料
燃焼時にアトマイズ空気の酸素濃度を低下させるととも
に、ガス化ガス専焼時にアトマイズ空気ラインから窒素
を供給するガス化発電プラントのガスタービン燃焼器の
燃料ノズルを提案する。In order to achieve the above object, the present invention also provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a method for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen. Gasification means for gasifying, a gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to a combustion chamber, mixing the gasification gas and compressed air from the air compression means to burn the gasification gas, and gas turbine combustion In a gas turbine combustor of a gasification power generation plant comprising a gas turbine driven by combustion gas from a burner and a generator driven by the gas turbine to generate power, an outer cylinder of the gas turbine combustor upstream of the combustion chamber A plurality of nitrogen injection nozzles for injecting and mixing nitrogen into the compressed air flowing between the fuel and the combustion chamber are arranged inside the outer cylinder. A fuel nozzle for combustion of other fuels and an atomizing air flow path for atomizing other fuel on the outer periphery of the fuel nozzle, and a system for supplying nitrogen to the air system from the compressor for atomizing air to the fuel nozzle outlet. The present invention proposes a fuel nozzle for a gas turbine combustor of a gasification power generation plant which connects and reduces the oxygen concentration of atomized air during combustion of other types of fuel and supplies nitrogen from an atomized air line during gasification gas combustion.
【００４１】アトマイズ空気流路を利用して窒素を噴射
する構造と、燃焼器の外筒の内部に突出するように、か
つ、燃焼器の上流側にスワラ空気中の酸素濃度を低下さ
せる窒素噴射ノズルを配置する構造方式とを組み合わせ
たことにより、圧縮機吐出空気中の酸素濃度が低下し、
低温燃焼が可能となる。しかも、ガス化ガス以外の灯
油，軽油などの他種燃料の燃焼時にも、微粒化用空気中
の酸素濃度を低下するために、両方の効果が相乗し、Ｎ
Ｏｘをより低減できる。A structure for injecting nitrogen using an atomized air flow path, and a nitrogen injection for projecting into the outer cylinder of the combustor and reducing the oxygen concentration in the swirler air upstream of the combustor By combining with the structure method of arranging the nozzle, the oxygen concentration in the compressor discharge air decreases,
Low temperature combustion becomes possible. In addition, even when other types of fuels such as kerosene and light oil other than gasified gas are burned, both effects are synergistic because the oxygen concentration in the atomizing air is reduced.
Ox can be further reduced.
【００４２】本発明は、さらに、空気圧縮手段と、圧縮
された空気から酸素と窒素とを分離する酸素製造手段
と、分離された酸素により重油または石炭を酸化しガス
化するガス化手段と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズ
ルを有しガス化ガスと空気圧縮手段からの圧縮空気とを
混合しガス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、
ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動される
ガスタービンと、ガスタービンにより駆動されて発電す
る発電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン
燃焼器において、燃焼室の軸中心部かつ上流側に燃料を
噴射するガス噴射孔と空気を噴射する空気噴射孔とを周
方向に交互に備えた燃料ノズルを配置し、当該燃料ノズ
ルの径方向中心部付近に存在する循環流領域に噴射する
ように、酸素製造手段から供給される窒素を供給する窒
素噴射孔をガス噴射孔よりも内周側に配置したガス化発
電プラントのガスタービン燃焼器を提案する。The present invention further provides an air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to the combustion chamber and mixing the gasified gas and compressed air from the air compressor to burn the gasified gas;
In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine driven by combustion gas from a gas turbine combustor and a generator driven by the gas turbine to generate power, a gas turbine is disposed at a shaft center and upstream of a combustion chamber. A fuel nozzle provided with gas injection holes for injecting fuel and air injection holes for injecting air alternately in the circumferential direction is arranged so that the fuel nozzle is injected into a circulating flow region existing near the radial center of the fuel nozzle. A gas turbine combustor for a gasification power plant in which a nitrogen injection hole for supplying nitrogen supplied from an oxygen producing means is disposed on an inner peripheral side of a gas injection hole is proposed.
【００４３】燃料および空気を旋回噴流で噴射すると燃
料ノズルの径方向中心部付近で、しかもノズル前面に火
炎を保持するための循環流が存在する。燃料と空気の噴
流近傍で発生した高温ガスは、循環流領域内で循環する
ために、その領域内で、ある反応時間を経てＮＯｘが生
成される。そこで、燃料ノズルのガス噴射孔の内周側
に、窒素噴射孔を設け、そこから窒素を噴射させて、循
環流領域内で生成されるＮＯｘを低減する。When fuel and air are injected by a swirling jet, a circulating flow exists near the radial center of the fuel nozzle and in front of the nozzle for holding a flame. The high-temperature gas generated in the vicinity of the fuel and air jets circulates in the circulating flow region, so that NOx is generated in the region after a certain reaction time. Therefore, a nitrogen injection hole is provided on the inner peripheral side of the gas injection hole of the fuel nozzle, and nitrogen is injected from the nitrogen injection hole to reduce NOx generated in the circulation flow region.
【００４４】しかし、ガス噴射孔内周側に配置した窒素
噴射孔から燃焼器に供給される窒素全量を燃焼室内に供
給すると、循環流領域内の温度が急激に低下し、不安定
燃焼を誘発する可能性がある。However, when the entire amount of nitrogen supplied to the combustor from the nitrogen injection holes arranged on the inner peripheral side of the gas injection holes is supplied into the combustion chamber, the temperature in the circulating flow region rapidly drops, and unstable combustion is induced. there's a possibility that.
【００４５】この場合は、ガス噴射孔の内周側に設けた
窒素噴射孔とは別に、燃料ノズルを構成するガス噴射孔
と同じ半径位置かまたはその外周側に窒素噴射孔を複数
個配置し、ガス噴射孔を燃料ノズルの半径方向で窒素噴
射孔により挟み込むように配置し、または、ガス噴射孔
と同じ半径位置から燃料ノズルの径方向中心部にかけて
窒素噴射孔を配置したガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器とすることができる。In this case, apart from the nitrogen injection holes provided on the inner peripheral side of the gas injection holes, a plurality of nitrogen injection holes are arranged at the same radial position as the gas injection holes constituting the fuel nozzle or on the outer peripheral side thereof. A gasification power plant in which the gas injection holes are arranged so as to be sandwiched by the nitrogen injection holes in the radial direction of the fuel nozzle, or the nitrogen injection holes are arranged from the same radial position as the gas injection holes to the radial center of the fuel nozzle. It can be a gas turbine combustor.
【００４６】このようにすると、燃料ノズルの前面に形
成される循環流領域内で生成されるＮＯｘを低減できる
とともに、窒素と空気とを予め混合して供給するため、
酸素濃度の低下に伴い低温燃焼領域を形成し、ＮＯｘを
低減できる。In this manner, NOx generated in the circulation flow region formed in front of the fuel nozzle can be reduced, and nitrogen and air are mixed and supplied in advance.
As the oxygen concentration decreases, a low-temperature combustion region is formed, and NOx can be reduced.
【００４７】本発明は、上記目的を達成するために、空
気圧縮手段と、圧縮された空気から酸素と窒素とを分離
する酸素製造手段と、分離された酸素により重油または
石炭を酸化しガス化するガス化手段と、燃料を燃焼室に
供給する燃料ノズルを有しガス化ガスと空気圧縮手段か
らの圧縮空気とを混合しガス化ガスを燃焼させるガスタ
ービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器からの燃焼ガスに
よって駆動されるガスタービンと、ガスタービンにより
駆動されて発電する発電機とからなるガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器において、ガスタービン燃焼器
の上流側であって、しかもガスタービン燃焼器の外筒と
燃焼室との間を流れる圧縮機吐出空気中に窒素を噴射混
合する窒素噴射ノズルを外筒の内部に突出するように複
数個配置し、窒素噴射ノズルと請求項１３または請求項
１４に記載の燃料ノズルとを組み合わせたガス化発電プ
ラントのガスタービン燃焼器を提案する。In order to achieve the above object, the present invention provides an air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, and a method for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen to gasify it. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying fuel to the combustion chamber, and mixing the gasified gas and compressed air from the air compressor to burn the gasified gas; and a gas turbine combustor. In a gas turbine combustor of a gasification power plant comprising a gas turbine driven by the combustion gas of the present invention and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas turbine combustor is located upstream of the gas turbine combustor. A plurality of nitrogen injection nozzles for injecting and mixing nitrogen into the compressor discharge air flowing between the outer cylinder of the device and the combustion chamber are arranged so as to protrude into the outer cylinder. Suggest morphism nozzle in claim 13 or claim 14 gas turbine combustor of the combined gasification power plant and a fuel nozzle according to.
【００４８】この場合も、燃料ノズルの前面に形成され
る循環流領域内で生成されるＮＯｘを低減できるととも
に、窒素と空気とを予め混合して供給し、酸素濃度の低
下に伴い低温燃焼領域を形成し、ＮＯｘを低減できる。Also in this case, NOx generated in the circulating flow region formed in front of the fuel nozzle can be reduced, and nitrogen and air are mixed and supplied in advance. And NOx can be reduced.
【００４９】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、軽油ノズルおよび窒素噴孔を有する燃料ノズルを燃
焼室の上流側かつ燃焼室軸中心部に配置し、その燃料ノ
ズルの外周側に窒素噴孔を有する燃料ノズルを複数個配
置したガス化発電プラントのガスタービン燃焼器を提案
する。According to the present invention, in order to achieve the above object, a light oil nozzle and a fuel nozzle having a nitrogen injection hole are arranged on the upstream side of the combustion chamber and at the center of the combustion chamber shaft, and on the outer peripheral side of the fuel nozzle. A gas turbine combustor for a gasification power plant having a plurality of fuel nozzles having nitrogen injection holes is proposed.
【００５０】このような複合型のガスタービン燃焼器の
構造では、ガスタービンの着火・起動用として、軽油な
どの燃料を燃料ノズルに供給し、軽油燃焼状態にした
後、燃料ノズルのアトマイズ空気系統に窒素を供給し、
低酸素濃度の空気で軽油を微粒化するともに、ガス噴射
孔外周側に配置した複数の窒素噴射孔から窒素を燃焼室
内に直接供給し、ＮＯｘの生成を抑制する。In the structure of such a combined gas turbine combustor, a fuel such as light oil is supplied to the fuel nozzle to ignite and start the gas turbine, and the fuel nozzle is brought into a light oil combustion state. Supply nitrogen to
Light oil is atomized with air having a low oxygen concentration, and nitrogen is directly supplied into the combustion chamber from a plurality of nitrogen injection holes arranged on the outer peripheral side of the gas injection holes to suppress generation of NOx.
【００５１】一方、ガス化ガスが供給可能に達した後、
パイロット用燃料ノズルとして運用していた燃料ノズル
の外周側に設けたガス焚き低温燃焼用の燃料ノズルのガ
ス噴射孔にガス化ガスを供給し、ガスの供給量の増加に
伴い、軽油燃料を減少させ、最終的にはガス専焼に運転
モードを切り換える。ガス専焼運転に切り換えた後、ガ
ス焚き低温燃焼用の燃料ノズルに配置した窒素噴射孔か
ら窒素を供給すると、ガス焚きにおける低温燃焼領域を
形成させて、ＮＯｘを抑制できる。On the other hand, after the supply of the gasified gas has been reached,
Gasification gas is supplied to the gas injection holes of the fuel nozzle for gas-fired low-temperature combustion provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle used as the pilot fuel nozzle, and the light oil fuel is reduced as the gas supply increases. Finally, the operation mode is switched to the gas combustion. After switching to the gas-only firing operation, if nitrogen is supplied from the nitrogen injection holes arranged in the fuel nozzle for gas-fired low-temperature combustion, a low-temperature combustion region in gas firing can be formed, and NOx can be suppressed.
【００５２】負荷上昇時、流量制御弁を通るパイロット
ガス流量の増加に伴い、高温のパイロット火炎が大きく
なり、ＮＯｘ排出量が増加する。When the load increases, the high-temperature pilot flame increases as the pilot gas flow rate passing through the flow control valve increases, and the NOx emission increases.
【００５３】そこで、本発明においては、所定負荷か
ら、メインガス流量制御弁を調節し、ガス化ガスと窒素
とを混合した低カロリーの混合ガスを噴射孔から燃焼室
に供給する。この混合ガスと外周空気孔，ライナ燃焼孔
からの空気とにより、パイロット火炎の外周に、低温の
メイン火炎を形成させる。一方、所定負荷から定格負荷
に至るまでは、パイロット火炎を保つ程度のパイロット
ガスの流量とし、メインガスに窒素が混合した低カロリ
ーの混合ガス主体の低温燃焼によって、ＮＯｘを低減さ
せる。Therefore, in the present invention, the main gas flow control valve is adjusted from a predetermined load, and a low-calorie mixed gas obtained by mixing gasified gas and nitrogen is supplied from the injection hole to the combustion chamber. A low-temperature main flame is formed on the outer periphery of the pilot flame by the mixed gas and the air from the outer peripheral air holes and the liner combustion holes. On the other hand, from the predetermined load to the rated load, the flow rate of the pilot gas is such that the pilot flame is maintained, and NOx is reduced by low-temperature combustion of a low-calorie mixed gas mainly containing nitrogen mixed with the main gas.
【００５４】すなわち、本発明においては、ガス化ガス
を酸素酸化方式で生成する際に、酸素製造装置から得ら
れる余剰窒素をガスタービン燃焼器に供給する経路を設
け、燃焼室の中心部に保炎用のパイロット火炎を形成
し、その周囲または燃焼ガス下流に、窒素，燃料，空気
による低温の火炎を形成することにより、火炎安定性を
損なうこと無く、高温燃焼領域の拡大を防止し、ＮＯｘ
発生量を抑制できる。That is, in the present invention, when the gasified gas is generated by the oxygen oxidation method, a path for supplying surplus nitrogen obtained from the oxygen production apparatus to the gas turbine combustor is provided, and the path is provided in the center of the combustion chamber. By forming a pilot flame for the flame and forming a low-temperature flame of nitrogen, fuel and air around or downstream of the combustion gas, the expansion of the high-temperature combustion region is prevented without impairing the flame stability, and NOx
Generation amount can be suppressed.
【００５５】また、ガスタービンの負荷変化に対応して
パイロットガスおよびメインガスの流量を独立に制御可
能であり、運用負荷の全領域に亘り、燃焼の安定化およ
び低ＮＯｘ化を効率良く達成できる。Further, the flow rates of the pilot gas and the main gas can be controlled independently in response to a change in the load of the gas turbine, and stable combustion and low NOx can be efficiently achieved over the entire operating load range. .
【００５６】さらに、ガスタービン燃焼器に噴射する窒
素の一部を燃料ノズルのガス噴射孔の内周側から噴射す
るので、燃料ノズル前面に形成される火炎安定化のため
の循環流領域で生成されるＮＯｘを低減できる。Further, since part of the nitrogen injected into the gas turbine combustor is injected from the inner peripheral side of the gas injection hole of the fuel nozzle, it is generated in the circulation flow region formed on the front surface of the fuel nozzle for stabilizing the flame. NOx can be reduced.
【００５７】[0057]
【発明の実施の形態】次に、図１〜図１９を参照して、
本発明によるガス化発電プラントのガスタービン燃焼器
の実施例を説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, referring to FIGS.
An embodiment of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to the present invention will be described.
【００５８】《実施例１》図１は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例１の系統構
成を示す図であり、重油または石炭を酸素により酸化し
てガス化し、そのガスを燃焼させてガスタービンを駆動
し、ガスタービンに結合されている発電機において発電
する重質油ガス化または石炭ガス化複合発電プラントの
系統と、ガスタービン燃焼器の頭部の拡大断面構造とを
併せて示す図である。Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of Embodiment 1 of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to the present invention, in which heavy oil or coal is oxidized with oxygen to gasify it. A system of a heavy oil gasification or coal gasification combined cycle power plant that burns gas to drive a gas turbine and generates power in a generator coupled to the gas turbine, and an enlarged cross-sectional structure of the head of the gas turbine combustor FIG.
【００５９】実施例１のガス化複合発電プラントは、ガ
ス化炉１と、圧縮機２と、ガスタービン燃焼器３と、ガ
スタービン４と、酸素製造装置５と、発電機６とを含ん
でいる。The combined gasification combined cycle power plant of Embodiment 1 includes a gasification furnace 1, a compressor 2, a gas turbine combustor 3, a gas turbine 4, an oxygen production device 5, and a generator 6. I have.
【００６０】ガスタービン燃焼器３は、圧力容器である
燃焼器外筒１６と、空気を燃焼室８に導くフロースリー
ブ１７と、燃焼室８を囲むライナ１８と、燃料を供給し
火炎を保持する燃料ノズル１９と、燃料ノズル１９を外
筒１６に固定するヘッドエンド部２１とを含んでいる。The gas turbine combustor 3 includes a combustor outer cylinder 16 which is a pressure vessel, a flow sleeve 17 for guiding air to the combustion chamber 8, a liner 18 surrounding the combustion chamber 8, and supplies fuel to hold a flame. It includes a fuel nozzle 19 and a head end 21 for fixing the fuel nozzle 19 to the outer cylinder 16.
【００６１】ライナ１８には、燃焼孔２６が、燃焼室８
上流からガスタービン燃焼器３の軸方向に沿って複数段
かつ周方向の複数個所に設けられており、圧縮機２の吐
出空気９を燃焼室８に供給している。The liner 18 has a combustion hole 26 therein.
It is provided at a plurality of stages and a plurality of places in the circumferential direction along the axial direction of the gas turbine combustor 3 from the upstream, and supplies the discharge air 9 of the compressor 2 to the combustion chamber 8.
【００６２】燃料ノズル１９は、ガスタービン燃焼器３
の中心軸上に配置され、ガスタービンの着火からガス燃
焼に至るまでを運用する油ノズル２２と、軽油７を霧化
するアトマイズ空気噴射孔２３と、圧縮機２から吐出し
た圧縮機吐出空気９を燃焼室８に供給する空気噴射孔２
４ａ，２４ｂと、ガス化ガス１５を供給するパイロット
ガス噴射孔２５ａと、ガス化ガス１５と窒素１３とを混
合し供給する混合ガス噴射孔２５ｂとからなる。The fuel nozzle 19 is connected to the gas turbine combustor 3
The oil nozzle 22 is arranged on the central axis of the gas turbine and operates from ignition of the gas turbine to gas combustion, an atomized air injection hole 23 for atomizing the light oil 7, and the compressor discharge air 9 discharged from the compressor 2. Injection hole 2 for supplying air to combustion chamber 8
4a and 24b, a pilot gas injection hole 25a for supplying the gasification gas 15, and a mixed gas injection hole 25b for mixing and supplying the gasification gas 15 and the nitrogen 13.
【００６３】ガス化ガス１５のパイロットガス噴射孔２
５ａの供給ラインには、パイロットガス流量制御弁３１
ａが設けられ、混合ガス噴射孔２５ｂの供給ラインに
は、メインガス流量制御弁３１ｂが設けられ、窒素１３
の供給ラインには、窒素流量制御弁３０が設けられ、ガ
ス化ガス流量および窒素流量を制御している。Pilot gas injection hole 2 for gasification gas 15
5a is provided with a pilot gas flow control valve 31.
a, and a main gas flow control valve 31b is provided in the supply line of the mixed gas injection hole 25b.
Is provided with a nitrogen flow rate control valve 30 for controlling the gasification gas flow rate and the nitrogen flow rate.
【００６４】始動時には、外部動力により駆動された圧
縮機２からガスタービン燃焼器３への吐出空気９を用い
て、軽油７を燃料とし、燃焼室８内で着火させる。ガス
タービン４が昇速した後、自立運転に入り、さらにガス
タービンの無負荷定格回転数に達した後、発電機６を併
入して、徐々に負荷を取り出し始める。At start-up, light oil 7 is used as fuel and ignited in the combustion chamber 8 using the discharge air 9 from the compressor 2 driven by external power to the gas turbine combustor 3. After the gas turbine 4 speeds up, it enters into a self-sustaining operation, and after reaching the no-load rated rotation speed of the gas turbine, the generator 6 is inserted and the load is gradually taken out.
【００６５】一方、ガス化炉１に必要な酸化剤としての
酸素１２は、酸素製造装置５により生成される。酸素製
造装置５は、圧縮機２の抽気空気１１またはバックアッ
プ用圧縮機１０の圧縮空気から、酸素１２と窒素１３と
を分離し、酸素１２をガス化炉１に供給し、窒素１３を
ガスタービン燃焼器３に供給する。On the other hand, oxygen 12 as an oxidizing agent required for the gasification furnace 1 is generated by the oxygen producing apparatus 5. The oxygen producing apparatus 5 separates oxygen 12 and nitrogen 13 from the bleed air 11 of the compressor 2 or the compressed air of the backup compressor 10, supplies the oxygen 12 to the gasification furnace 1, and converts the nitrogen 13 into a gas turbine. Supply to combustor 3.
【００６６】ガス化炉１では、酸素１２により石炭１４
を燃焼させ、ガス化炉の負荷上昇に応じて、ガス化ガス
１５を供給する。ただし、ガス化炉１の起動直後は、生
成されるガス化ガス１５の温度および発熱量が極めて低
いので、ガス化炉１の負荷が上昇しガス化ガス１５の温
度および発熱量が安定するまで、ガスタービン燃焼器３
においては、軽油７を燃料として燃焼させる。In the gasifier 1, the coal 12 is
Is burned, and the gasification gas 15 is supplied in accordance with an increase in the load of the gasification furnace. However, immediately after the start of the gasification furnace 1, since the temperature and the calorific value of the gasification gas 15 to be generated are extremely low, the load on the gasification furnace 1 rises until the temperature and the calorific value of the gasification gas 15 are stabilized. , Gas turbine combustor 3
, The light oil 7 is burned as fuel.
【００６７】図２は、図１の燃焼室８の下流側から見た
燃料ノズル１９の構造を示す模式図である。各８個の内
周空気噴射孔２４ａおよびパイロットガス噴射孔２５ａ
は、同心円上の周方向に、交互に配置されている。それ
らの噴射孔の外周には、各々８個の外周空気噴射孔２４
ｂおよび混合ガス噴射孔２５ｂが、同心円上の周方向
に、交互に配置さている。これらすべての噴射孔は、燃
焼室８に循環流を形成するために、ガスタービン燃焼器
３の中心軸に対して、ある旋回角度を持っている。FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the fuel nozzle 19 viewed from the downstream side of the combustion chamber 8 in FIG. Eight inner circumferential air injection holes 24a and pilot gas injection holes 25a
Are alternately arranged in a circumferential direction on a concentric circle. Eight peripheral air injection holes 24 are provided on the outer circumference of these injection holes, respectively.
b and the mixed gas injection holes 25b are alternately arranged in a circumferential direction on a concentric circle. All these injection holes have a certain turning angle with respect to the central axis of the gas turbine combustor 3 in order to form a circulating flow in the combustion chamber 8.
【００６８】図３は、ガスタービンの起動から定格負荷
に到るまでの間にガスタービン燃焼器３に供給される油
流量，ガス化ガス(パイロットガス，メインガス)流量、
窒素流量の関係を示す図である。図１の圧縮機２の吐出
空気９が燃焼室８に流入した後、軽油７とアトマイズ空
気２９とを供給し、燃焼室８において着火させる。着火
からガスタービン４が無負荷定格回転数に達し、負荷を
取り出し始める間、酸素製造装置５により生成された窒
素１３をガスタービン燃焼器３に供給し、油燃焼による
ＮＯｘの生成を抑制する。ガス化炉１におけるガス化ガ
ス１５の発熱量が安定し、必要なガス流量が確保された
後、パイロットガス流量制御弁３１ａを開けて、パイロ
ットガスを燃焼室８に供給する。パイロットガス噴射孔
２５ａから燃焼室に供給されたパイロットガスは、油燃
焼による火炎で着火され、パイロット火炎２０ａを形成
する。燃焼室８に、ガス化ガス１５の安定なパイロット
火炎２０ａが形成されたら、軽油７およびアトマイズ空
気２９の供給を停止し、ガス化ガス１５の拡散燃焼によ
り、部分負荷から定格負荷までの運転が可能となる。FIG. 3 shows the flow rates of oil, gasification gas (pilot gas, main gas) supplied to the gas turbine combustor 3 from the start of the gas turbine to the rated load.
It is a figure which shows the relationship of nitrogen flow. After the discharge air 9 of the compressor 2 of FIG. 1 flows into the combustion chamber 8, the light oil 7 and the atomized air 29 are supplied to ignite in the combustion chamber 8. While the gas turbine 4 reaches the no-load rated rotation speed after ignition and starts taking out the load, the nitrogen 13 generated by the oxygen production device 5 is supplied to the gas turbine combustor 3 to suppress the generation of NOx by oil combustion. After the calorific value of the gasification gas 15 in the gasification furnace 1 is stabilized and the required gas flow rate is secured, the pilot gas flow control valve 31a is opened to supply the pilot gas to the combustion chamber 8. The pilot gas supplied to the combustion chamber from the pilot gas injection hole 25a is ignited by a flame generated by oil combustion to form a pilot flame 20a. When the stable pilot flame 20a of the gasification gas 15 is formed in the combustion chamber 8, the supply of the light oil 7 and the atomized air 29 is stopped, and the operation from the partial load to the rated load is performed by the diffusion combustion of the gasification gas 15. It becomes possible.
【００６９】ガス化ガス燃焼による負荷上昇時は、パイ
ロットガス流量の増加に伴い、高温のパイロット火炎２
０ａが大きくなり、ＮＯｘ排出量が増加する。そこで、
所定の部分負荷から、メインガス流量制御弁３１ｂを開
け、ガス化ガス１５と窒素１３とを混合した低カロリー
の混合ガスを混合ガス噴射孔２５ｂから燃焼室８に供給
する。この混合ガスと外周空気孔２４ｂおよびライナ燃
焼孔２６からの空気とにより、パイロット火炎２０ａの
外周に、低温のメイン火炎２０ｂが形成される。その後
は、定格負荷に至るまで、メインガス流量の増加ととも
に、メイン火炎２０ｂの安定性が向上するため、パイロ
ットガス流量を削減できる。定格負荷時においては、パ
イロット火炎２０ａを保炎できる程度のパイロットガス
流量とし、メインガスに窒素が混合した低カロリーの混
合ガス主体の低温燃焼により、ＮＯｘを低減させる。When the load rises due to gasification gas combustion, the high-temperature pilot flame 2
0a increases, and the NOx emission increases. Therefore,
From a predetermined partial load, the main gas flow control valve 31b is opened, and a low calorie mixed gas obtained by mixing the gasified gas 15 and the nitrogen 13 is supplied to the combustion chamber 8 from the mixed gas injection hole 25b. A low-temperature main flame 20b is formed on the outer periphery of the pilot flame 20a by the mixed gas and the air from the outer peripheral air holes 24b and the liner combustion holes 26. Thereafter, up to the rated load, the main gas flow rate increases and the stability of the main flame 20b improves, so that the pilot gas flow rate can be reduced. At the time of rated load, the pilot flame 20a is set to a pilot gas flow rate that can keep the flame, and NOx is reduced by low-temperature combustion of a low-calorie mixed gas mainly containing nitrogen mixed with the main gas.
【００７０】ＮＯｘを低減するため、油燃焼時およびパ
イロットガスによる部分負荷燃焼時においても、混合ガ
ス噴射孔２５ｂから燃焼室８に窒素を供給する。その
際、窒素が火炎と直接干渉するので、混合ガス噴射孔２
５ｂ出口近傍で燃焼が急激に抑制されてしまい、燃焼器
出口の未燃ガス排出濃度が増加するおそれがある。そこ
で、実施例１においては、火炎安定性および燃焼効率を
考慮して、窒素供給量を制御する。In order to reduce NOx, nitrogen is supplied to the combustion chamber 8 from the mixed gas injection holes 25b even during oil combustion and during partial load combustion using pilot gas. At that time, since the nitrogen directly interferes with the flame, the mixed gas injection hole 2
Combustion is rapidly suppressed in the vicinity of the outlet 5b, and the unburned gas emission concentration at the outlet of the combustor may increase. Therefore, in the first embodiment, the nitrogen supply amount is controlled in consideration of flame stability and combustion efficiency.
【００７１】実施例１のガス化発電プラントのガスター
ビン燃焼器３の構造および制御方法によれば、運用負荷
の全領域に亘り、ＮＯｘの排出量を低減するとともに、
窒素混合による燃焼不安定性を回避できる。According to the structure and the control method of the gas turbine combustor 3 of the gasification power plant of the first embodiment, the emission of NOx can be reduced over the entire range of the operation load,
Combustion instability due to nitrogen mixing can be avoided.
【００７２】《実施例２》図４は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例２の燃料ノ
ズル１９の構造を示す模式図である。各々８個の内周空
気噴射孔２４ａおよびパイロットガス噴射孔２５ａは、
実施例１と同様、ガスタービン燃焼器３に対して同心円
上の周方向に、交互に配置されている。それらの噴射孔
の外周には、窒素と空気とが混合した混合ガスを燃焼室
８に供給する混合空気噴射孔２４ｃと、ガス化ガス(メ
インガス)を燃焼室８に供給するメインガス噴射孔２５
ｃとが、同心円上の周方向に各々８個、交互に配置され
ている。すべての噴射孔は、燃焼室８に循環流を形成す
るために、ガスタービン燃焼器３の中心軸に対して、あ
る旋回角度を持っている。Embodiment 2 FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a fuel nozzle 19 of Embodiment 2 of a gas turbine combustor for a gasification power plant according to the present invention. Each of the eight inner air injection holes 24a and pilot gas injection holes 25a
As in the first embodiment, they are alternately arranged in a circumferential direction on a concentric circle with respect to the gas turbine combustor 3. On the outer periphery of these injection holes, a mixed air injection hole 24c for supplying a mixed gas in which nitrogen and air are mixed to the combustion chamber 8, and a main gas injection hole for supplying a gasified gas (main gas) to the combustion chamber 8 25
and 8 are alternately arranged in the circumferential direction on the concentric circle. All the injection holes have a certain swivel angle with respect to the central axis of the gas turbine combustor 3 in order to form a circulating flow in the combustion chamber 8.
【００７３】実施例２では、窒素を燃料ノズル１９の外
周空気に混合し、空気中の酸素濃度を低下させ、燃焼室
８に供給している。したがって、実施例１と同様の運転
方法により、パイロット火炎２０ａの周囲に、ガス化ガ
スと混合空気とによる低温のメイン火炎２０ｂを形成
し、燃焼の安定化および低ＮＯｘ化が可能となる。さら
に、ガス化ガスがメインガスとして燃焼室８に直接供給
されるために、ガスタービン燃焼器３にメインガスの供
給を始める際のメインガス流量が少ない時には、ガスタ
ービン燃焼器３の出口における未燃ガス排出量の増加を
防止できる。In the second embodiment, nitrogen is mixed with the air around the fuel nozzle 19 to reduce the oxygen concentration in the air, and is supplied to the combustion chamber 8. Therefore, by the same operation method as in the first embodiment, a low-temperature main flame 20b formed by the gasified gas and the mixed air is formed around the pilot flame 20a, so that the combustion can be stabilized and the NOx can be reduced. Further, since the gasified gas is directly supplied to the combustion chamber 8 as the main gas, when the supply of the main gas to the gas turbine combustor 3 is low, the flow rate of the main gas at the outlet of the gas turbine combustor 3 is low. An increase in the amount of fuel gas emission can be prevented.
【００７４】《実施例３》図５は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例３の燃料ノ
ズル１９の構造を示す模式図である。実施例１，実施例
２と同様に、内周空気噴射孔２４ａおよびパイロットガ
ス噴射孔２５ａは、ガスタービン燃焼器３に対して同心
円上の周方向に各々８個、交互に配置されている。それ
らの噴射孔の外周には、窒素を燃焼室８に供給する窒素
噴射孔２７およびメインガスを燃焼室８に供給するメイ
ンガス噴射孔２５ｃが、同心円上の周方向に各々８個、
交互に配置されている。すべての噴射孔は、燃焼室８に
循環流を形成するために、ガスタービン燃焼器３の中心
軸に対して、ある旋回角度を持っている。Embodiment 3 FIG. 5 is a schematic view showing the structure of a fuel nozzle 19 of Embodiment 3 of a gas turbine combustor for a gasification power plant according to the present invention. As in the first and second embodiments, eight inner circumferential air injection holes 24a and eight pilot gas injection holes 25a are alternately arranged in a circumferential direction on a concentric circle with respect to the gas turbine combustor 3. On the outer periphery of these injection holes, there are eight nitrogen injection holes 27 for supplying nitrogen to the combustion chamber 8 and eight main gas injection holes 25c for supplying main gas to the combustion chamber 8 in the circumferential direction on the concentric circle.
They are arranged alternately. All the injection holes have a certain swivel angle with respect to the central axis of the gas turbine combustor 3 in order to form a circulating flow in the combustion chamber 8.
【００７５】実施例１，実施例２のように、窒素を燃料
または空気に混合する場合、混合ガスまたは混合空気の
噴射流速，換言すれば，噴射圧力により、窒素の供給圧
力が不足する場合が考えられる。As in the first and second embodiments, when nitrogen is mixed with fuel or air, the supply pressure of nitrogen may be insufficient due to the injection flow rate of the mixed gas or mixed air, in other words, the injection pressure. Conceivable.
【００７６】実施例３のように、窒素噴射孔２７から燃
焼室８に窒素を直接噴射すると、ガス化ガスまたは空気
の供給圧力に影響されること無く、燃焼室８でメインガ
スと窒素とを混合できる。この場合には、窒素およびメ
インガスと主にライナ燃焼孔２６から供給される空気と
が、低温のメイン火炎２０ｂを形成し、ＮＯｘを低減す
る。When nitrogen is directly injected into the combustion chamber 8 from the nitrogen injection holes 27 as in the third embodiment, the main gas and the nitrogen are separated in the combustion chamber 8 without being affected by the supply pressure of the gasification gas or air. Can be mixed. In this case, the nitrogen, the main gas, and the air mainly supplied from the liner combustion holes 26 form the low-temperature main flame 20b and reduce NOx.
【００７７】なお、実施例３の燃料ノズル外周噴射孔２
５ｃ，窒素噴射孔２７の列に外周空気噴射孔２４ｂを加
えても同様の効果が得られる。The fuel nozzle outer peripheral injection hole 2 of the third embodiment
5c, the same effect can be obtained by adding the outer peripheral air injection holes 24b to the row of the nitrogen injection holes 27.
【００７８】《実施例４》図６は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例４のガスタ
ービン燃焼器３の頭部の拡大断面構造を示す図である。
実施例４には、パイロットガスが燃焼する副燃焼室３２
が設けられている。副燃焼室３２は、燃料ノズル１９の
下流に位置し、副燃焼室外壁３３を冷やす空気に囲まれ
ている。この空気は、副燃焼室外壁３３に設けられた燃
焼孔２６から、圧縮機吐出空気として、副燃焼室３２に
供給される。さらにその外周には、メインガスと窒素と
が混合する予混合器３４が設置され、予混合器３４下流
の混合ガス噴射孔２５ｂから、メインガスおよび窒素の
混合ガスを副燃焼室３２の下流の燃焼室８に供給する。Embodiment 4 FIG. 6 is an enlarged sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor for a gasification power plant according to Embodiment 4 of the present invention.
In the fourth embodiment, the auxiliary combustion chamber 32 in which the pilot gas is
Is provided. The sub-combustion chamber 32 is located downstream of the fuel nozzle 19 and is surrounded by air that cools the sub-combustion chamber outer wall 33. This air is supplied to the sub-combustion chamber 32 from the combustion holes 26 provided in the sub-combustion chamber outer wall 33 as compressor discharge air. Further, a premixer 34 for mixing the main gas and nitrogen is provided on the outer periphery thereof, and a mixed gas of the main gas and the nitrogen is supplied from the mixed gas injection hole 25b downstream of the premixer 34 to the downstream of the sub-combustion chamber 32. It is supplied to the combustion chamber 8.
【００７９】燃料ノズル１９は、ガスタービン燃焼器３
の中心軸上に配置されており、ガスタービン燃焼器３の
着火からガス燃焼に至るまでを運用する油ノズル２２
と、軽油７を霧化するアトマイズ空気噴射孔２３と、圧
縮機２から吐出した圧縮機吐出空気９を副燃焼室に供給
する空気噴射孔２４ａと、ガス化ガス１５を供給するパ
イロットガス噴射孔２５ａとからなる。ヘッドエンド２
１には、予混合器３４にメインガスおよび窒素を供給す
る中空２８ａ，２８ｂと、複数のメインガス噴射ノズル
３５と、窒素噴射孔２７とが、ガスタービン燃焼器３の
中心軸に対して、周方向に設置されている。The fuel nozzle 19 is connected to the gas turbine combustor 3
Oil nozzle 22 which is arranged on the central axis of the gas turbine and operates from ignition of the gas turbine combustor 3 to gas combustion.
Atomizing air injection holes 23 for atomizing the light oil 7, air injection holes 24a for supplying the compressor discharge air 9 discharged from the compressor 2 to the auxiliary combustion chamber, and pilot gas injection holes for supplying the gasification gas 15. 25a. Headend 2
1, the hollows 28a and 28b for supplying the main gas and the nitrogen to the premixer 34, the plurality of main gas injection nozzles 35, and the nitrogen injection holes 27 are arranged with respect to the central axis of the gas turbine combustor 3. It is installed in the circumferential direction.
【００８０】実施例４のパイロットガス流量およびメイ
ンガス流量の制御方法は、ガスタービンの運転に際し
て、実施例１と同様である。ただし、副燃焼室３２を設
けたので、パイロット火炎２０ａの保炎性が向上すると
ともに、副燃焼室外壁３３に設けた燃焼孔２６からの空
気が、副燃焼室３２での希薄燃焼を可能にしている。ま
た、メインガス噴射ノズル３５から供給されるガス化ガ
スと窒素噴射孔２７から供給される窒素とは、予混合器
３４により混合され、低カロリーガスとなり、燃焼室８
でライナ１８の燃焼孔２６および副燃焼室３２から供給
される空気と燃焼して、メイン火炎２０ｂを形成する。
このような構造により、燃焼室８の軸方向位置で、保炎
のためのパイロット火炎２０ａと低ＮＯｘ化のための低
温燃焼領域とを確実に分離でき、不安定なメイン火炎２
０ｂがパイロット火炎２０ａの保炎性に干渉すること無
く、火炎安定性が向上する。さらに、副燃焼室３２でパ
イロットガスを希薄燃焼させるので、部分負荷時にも、
ＮＯｘを低減できる。The control method of the pilot gas flow rate and the main gas flow rate in the fourth embodiment is the same as that in the first embodiment when operating the gas turbine. However, since the auxiliary combustion chamber 32 is provided, the flame holding performance of the pilot flame 20a is improved, and the air from the combustion holes 26 provided on the outer wall 33 of the auxiliary combustion chamber enables lean combustion in the auxiliary combustion chamber 32. ing. Further, the gasified gas supplied from the main gas injection nozzle 35 and the nitrogen supplied from the nitrogen injection holes 27 are mixed by the premixer 34 to become a low calorie gas, and the combustion chamber 8
And the air supplied from the combustion holes 26 of the liner 18 and the sub-combustion chamber 32 to form a main flame 20b.
With such a structure, at the axial position of the combustion chamber 8, the pilot flame 20a for flame holding and the low-temperature combustion region for NOx reduction can be reliably separated, and the unstable main flame 2
0b does not interfere with the flame holding properties of the pilot flame 20a, and the flame stability is improved. Further, since the pilot gas is lean-burned in the sub-combustion chamber 32, even at a partial load,
NOx can be reduced.
【００８１】《実施例５》図７は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例５のガスタ
ービン燃焼器３の頭部の拡大断面構造を示す図である。
図８は、図７の燃焼室８の下流側から見た燃料ノズル１
９の構造を示す模式図である。燃焼室３の中心軸上に設
置された燃料ノズル１９には、実施例４と同様に、油ノ
ズル２２と、アトマイズ空気噴射孔２３と、内周空気噴
射孔２４ａと、パイロットガス噴射孔２５ａとが設けら
れ、ガスタービンの起動から部分負荷までを運用する。Embodiment 5 FIG. 7 is an enlarged sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor for a gasification power plant according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 8 shows the fuel nozzle 1 viewed from the downstream side of the combustion chamber 8 of FIG.
9 is a schematic diagram showing the structure of FIG. As in the fourth embodiment, the fuel nozzle 19 installed on the central axis of the combustion chamber 3 has an oil nozzle 22, an atomized air injection hole 23, an inner air injection hole 24a, and a pilot gas injection hole 25a. Is provided to operate from the start of the gas turbine to the partial load.
【００８２】実施例５においては、燃料ノズル１９周囲
のガスタービン燃焼器３の中心軸に対して、周方向に、
メインガスを燃焼させる８個のメインバーナ３６を設置
してある。メインバーナ３６は、旋回バーナであり、メ
インガス噴射孔２５ｃから燃焼室８に供給されるメイン
ガスを、窒素噴射孔２７から供給される窒素および空気
が混合した酸素濃度の低い混合空気で燃焼させ、メイン
火炎２０ｂを保炎する。なお、メインガスおよび窒素
は、ヘッドエンド２１に設けられた中空２８ａ，２８ｂ
からメインバーナ３６に供給される。In the fifth embodiment, with respect to the central axis of the gas turbine combustor 3 around the fuel nozzle 19,
Eight main burners 36 for burning the main gas are installed. The main burner 36 is a swirl burner, and burns the main gas supplied from the main gas injection holes 25c to the combustion chamber 8 with a mixture of nitrogen and air supplied from the nitrogen injection holes 27 and having a low oxygen concentration. The main flame 20b is maintained. The main gas and nitrogen are supplied to the hollows 28a, 28b provided in the head end 21.
From the main burner 36.
【００８３】実施例５のメインバーナ３６は、酸素濃度
が低い混合空気により低温燃焼できる。また、旋回バー
ナであるため、メイン火炎２０ｂの保炎性が向上する。The main burner 36 of the fifth embodiment can perform low-temperature combustion with mixed air having a low oxygen concentration. In addition, because of the swirling burner, the flame holding property of the main flame 20b is improved.
【００８４】《実施例６》図９は、本発明によるガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器の実施例６のガスタ
ービン燃焼器３の頭部の拡大断面構造を示す図である。
燃料ノズル１９は、ガス噴射孔２５ｄと、空気噴射孔２
４ｃと、径方向中心部に軽油ノズル２２とを備えてい
る。すなわち、ガスタービン燃焼器３の頭部で圧縮機吐
出空気中に窒素を噴射混合する構造と、アトマイズ空気
系統に窒素系統を接続した構造とを組み合わせてある。Embodiment 6 FIG. 9 is an enlarged sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor for a gasification power plant according to Embodiment 6 of the present invention.
The fuel nozzle 19 has a gas injection hole 25d and an air injection hole 2d.
4c and a light oil nozzle 22 at the center in the radial direction. That is, a structure in which nitrogen is injected and mixed into the compressor discharge air at the head of the gas turbine combustor 3 and a structure in which a nitrogen system is connected to an atomized air system are combined.
【００８５】ガスタービンを起動させ、軽油燃焼時に
は、アトマイズ空気系統２９に接続した窒素の供給系統
から窒素１３を混合させ、低酸素濃度の軽油霧化用の空
気をアトマイズ空気孔２３から燃焼室８内に供給する。
一方、燃焼器外筒１６の上流側に配置した複数の窒素噴
射ノズル２０１からは、窒素１３を圧縮機吐出空気９に
混合し、圧縮機吐出空気９の酸素濃度を低下させ、軽油
燃焼時のＮＯｘを抑制する。When the gas turbine is started, and during combustion of light oil, nitrogen 13 is mixed from a nitrogen supply system connected to the atomizing air system 29, and air for atomizing light oil having a low oxygen concentration is supplied from the atomizing air holes 23 to the combustion chamber 8 through the atomizing air holes 23. Supply within.
On the other hand, from a plurality of nitrogen injection nozzles 201 arranged on the upstream side of the combustor outer cylinder 16, nitrogen 13 is mixed with the compressor discharge air 9 to reduce the oxygen concentration of the compressor discharge air 9, and to reduce Suppress NOx.
【００８６】その後、ガス化炉の負荷上昇に伴い、燃料
ノズル１９に備えてあるガス噴射孔２５ｄから、ガス１
５を供給し、その流量の増加に合わせて、軽油７の流量
を減少させ、軽油燃焼状態からガス燃焼状態へと燃焼状
態を切り換える。Then, as the load on the gasification furnace increases, the gas 1
5, the flow rate of the light oil 7 is reduced in accordance with the increase in the flow rate, and the combustion state is switched from the light oil combustion state to the gas combustion state.
【００８７】その間、軽油燃焼時に供給していた窒素１
３は、未燃分の排出状況すなわち燃焼安定性に応じて制
御する必要がある。ガス専焼モードに切り換わった後
は、燃焼室内８に、ガスによる火炎３００が形成され
る。先ほどの燃料切り換え時に、窒素の供給を一旦停止
した場合は、それぞれの窒素ノズルから窒素１３の供給
を再開する。In the meantime, the nitrogen 1
In the case of No. 3, it is necessary to control according to the unburned matter discharge state, that is, combustion stability. After switching to the gas combustion mode, a gas flame 300 is formed in the combustion chamber 8. If the supply of nitrogen is temporarily stopped during the previous fuel switching, the supply of nitrogen 13 from each nitrogen nozzle is restarted.
【００８８】燃料ノズル１９の前面には、循環流領域３
０１が形成され、その領域にアトマイズ空気噴射孔２３
から噴射される窒素１３(ガス専焼時は、アトマイズ空
気は停止される)によって、その領域内でのＮＯｘの生
成を抑制することが可能になる。一方、火炎３００の外
周側近傍においては、圧縮機吐出空気９に窒素１３が混
合されているので、酸素濃度が低下して、低温の燃焼領
域を形成し、ＮＯｘを低減できる。At the front of the fuel nozzle 19, the circulation flow region 3
01 is formed, and the atomized air injection holes 23 are formed in that region.
(At the time of gas firing, the atomized air is stopped), it is possible to suppress the generation of NOx in that region. On the other hand, in the vicinity of the outer peripheral side of the flame 300, the nitrogen 13 is mixed into the compressor discharge air 9, so that the oxygen concentration is reduced, a low-temperature combustion region is formed, and NOx can be reduced.
【００８９】《実施例７》図１０は、軽油ノズルのアト
マイズ空気系統を利用した窒素噴射方式と、燃料ノズル
のガス噴射孔外周側から窒素噴射する方式とを組み合わ
せた実施例７のガスタービン燃焼器３の頭部の拡大断面
構造を示す図である。図１１は、図１０の燃焼室の下流
側から見た燃料ノズル１９の構造を示す模式図である。
燃料ノズルの軸中心部には、軽油燃焼用の燃料ノズル２
２と軽油霧化用のアトマイズ空気流路(窒素噴射流路２
０５)とを備え、軽油燃料ノズル２２の外周側にガス噴
射孔２５ｄおよび空気流路(スワラ)２４ｃを交互に配置
してあり、ガス噴射孔２５ｄの外周側に窒素噴射孔１２
６を備える。Embodiment 7 FIG. 10 shows a gas turbine combustion of Embodiment 7 in which a nitrogen injection system using an atomized air system of a light oil nozzle and a system for injecting nitrogen from the outer peripheral side of a gas injection hole of a fuel nozzle are combined. It is a figure which shows the expanded sectional structure of the head of the container. FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the fuel nozzle 19 viewed from the downstream side of the combustion chamber of FIG.
A fuel nozzle 2 for light oil combustion is provided at the center of the fuel nozzle shaft.
2 and atomizing air flow path for atomizing light oil (nitrogen injection flow path 2
05), gas injection holes 25d and air passages (swirlers) 24c are alternately arranged on the outer peripheral side of the light oil fuel nozzle 22, and the nitrogen injection holes 12d are arranged on the outer peripheral side of the gas injection holes 25d.
6 is provided.
【００９０】実施例６と同様に、軽油焚からガス専焼に
燃焼モードを切り換えた後、アトマイズ空気流路２０５
を利用して、酸素製造装置から空気を分離した際に得ら
れる窒素１３を、火炎安定化のための循環流３０１内に
供給する。As in the case of the sixth embodiment, after the combustion mode is switched from gas oil burning to gas exclusively burning, the atomized air flow path 205
The nitrogen 13 obtained when the air is separated from the oxygen producing apparatus is supplied into the circulation flow 301 for flame stabilization by utilizing the above.
【００９１】酸素製造装置５からガスタービンに供給さ
れる窒素１３全量をアトマイズ空気流路２０５から循環
流領域３０１に噴射した場合、火炎温度の低下や酸素濃
度の不足などにより不安定燃焼を誘発するおそれがあ
る。When the entire amount of nitrogen 13 supplied from the oxygen production apparatus 5 to the gas turbine is injected from the atomizing air flow path 205 into the circulation flow area 301, unstable combustion is induced due to a decrease in the flame temperature, an insufficient oxygen concentration, or the like. There is a risk.
【００９２】実施例７においては、アトマイズ空気ライ
ン２０５以外の窒素噴射孔１２６を利用し、それぞれの
噴射孔１２６から窒素１３を噴射し、火炎３００(ガス
噴射孔２５ｄ)を燃料ノズル１９の径方向に窒素１３で
挟み込むようにできるため、火炎３００の温度上昇を防
ぐとともに、循環流領域３０１内でのＮＯｘの生成を抑
制できる。In the seventh embodiment, the nitrogen 13 is injected from each of the injection holes 126 using the nitrogen injection holes 126 other than the atomizing air line 205, and the flame 300 (gas injection hole 25d) is moved in the radial direction of the fuel nozzle 19. Therefore, the temperature of the flame 300 can be prevented from rising, and the generation of NOx in the circulation flow region 301 can be suppressed.
【００９３】《実施例８》図１２は、燃焼器外筒１６の
上流側の内側に窒素噴射ノズル２０１を配置して圧縮機
吐出空気９に窒素１３を混合させ、低酸素濃度の空気を
スワラ２４ｃから燃焼室１８内に供給する構造と、燃料
ノズルのガス噴射孔２５ｄの内周側に窒素噴射孔２１０
を複数個配置した構造とを組み合わせた実施例８のガス
タービン燃焼器３の頭部の拡大断面構造を示す図であ
る。図１３は、図１２の燃焼室の下流側から見た燃料ノ
ズル１９の構造を示す模式図である。<Eighth Embodiment> FIG. 12 shows that a nitrogen injection nozzle 201 is arranged on the inner side of the upstream side of the combustor outer cylinder 16 to mix nitrogen 13 into the compressor discharge air 9 to remove the low oxygen concentration air from the swirler. 24c into the combustion chamber 18 and a nitrogen injection hole 210 on the inner peripheral side of the gas injection hole 25d of the fuel nozzle.
It is a figure which shows the expanded sectional structure of the head part of the gas turbine combustor 3 of Example 8 which combined the structure which arrange | positioned several. FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of the fuel nozzle 19 viewed from the downstream side of the combustion chamber of FIG.
【００９４】ガス噴射孔２５ｄの内周側に配置した窒素
噴射孔２１０から噴射される窒素１３は、ガス１５の噴
流の内周側に沿って供給され、ガス噴射孔２５ｄの内周
側から噴射された窒素１３は、循環流領域３０１で循環
し、その領域内におけるＮＯｘの生成を抑制する。The nitrogen 13 injected from the nitrogen injection hole 210 disposed on the inner peripheral side of the gas injection hole 25d is supplied along the inner peripheral side of the jet of the gas 15 and injected from the inner peripheral side of the gas injection hole 25d. The nitrogen 13 thus circulated is circulated in the circulation flow region 301, and suppresses the generation of NOx in that region.
【００９５】《実施例９》図１４は、実施例８の燃料ノ
ズル１９の軸中心部に軽油燃料用のノズル２２を追加し
た実施例９の構造を示す模式図である。ガス噴射孔２５
ｄの内周側から噴射する窒素１３(窒素噴射孔２１０)に
加え、図９に関して説明したアトマイズ空気系統を利用
して循環流領域３０１に窒素１３を噴射する方式を組み
合わせても、同様の効果が得られる。Ninth Embodiment FIG. 14 is a schematic view showing the structure of a ninth embodiment in which a nozzle 22 for light oil fuel is added to the axial center of the fuel nozzle 19 of the eighth embodiment. Gas injection hole 25
The same effect can be obtained by combining the method of injecting nitrogen 13 into the circulation flow region 301 using the atomizing air system described with reference to FIG. 9 in addition to the nitrogen 13 (nitrogen injection hole 210) injected from the inner peripheral side of d. Is obtained.
【００９６】《実施例１０》図１５は、図１０の燃焼器
構造において、ガス噴射孔２５ｄの内周側に窒素噴射孔
２１０を複数個配置した実施例１０の構造を示す図であ
る。図１６は、図１５の燃焼室の下流側から見た燃料ノ
ズル１９の構造を示す模式図である。ガス噴射孔２５ｄ
の外周側に窒素噴射孔１２６を複数個配置し、ガス噴射
孔２５ｄの内周側に窒素噴射孔２１０を複数個配置して
ある。窒素噴射孔２１０から噴射される窒素１３の作用
は、図１２の実施例８と同様である。Embodiment 10 FIG. 15 is a view showing the structure of Embodiment 10 in which a plurality of nitrogen injection holes 210 are arranged on the inner peripheral side of the gas injection holes 25d in the combustor structure of FIG. FIG. 16 is a schematic diagram showing the structure of the fuel nozzle 19 viewed from the downstream side of the combustion chamber in FIG. Gas injection hole 25d
A plurality of nitrogen injection holes 126 are arranged on the outer peripheral side of the nozzle, and a plurality of nitrogen injection holes 210 are arranged on the inner peripheral side of the gas injection hole 25d. The function of the nitrogen 13 injected from the nitrogen injection hole 210 is the same as that of the eighth embodiment in FIG.
【００９７】《実施例１１》図１７は、図１５の実施例
１０の燃料ノズルの軸中心部に軽油燃焼用の燃料ノズル
２２を配置した実施例１１の構造を示す図である。窒素
噴射孔２１０とアトマイズ空気流路とを利用して、循環
流領域に直接噴射する方式を組み合わせても、同様の効
果が得られる。<Embodiment 11> FIG. 17 is a view showing a structure of an embodiment 11 in which a fuel nozzle 22 for burning light oil is arranged at the axial center of the fuel nozzle of the embodiment 10 in FIG. The same effect can be obtained by combining the method of directly injecting into the circulation flow region using the nitrogen injection holes 210 and the atomized air flow path.
【００９８】図１８は、燃料ノズルの前面に形成される
循環流領域の径方向の断面におけるＮＯｘ濃度分布の一
例を示す特性図である。本発明により燃焼器の内部に窒
素を噴射したときの径方向の分布のうち、TypeＡは、燃
料ノズルのガス噴射孔外周側からのみ窒素を噴射した場
合の特性であり、TypeＢは、ガス噴射孔の外周側とガス
噴射孔の内周側から窒素を噴射した場合の特性である。
ただし、噴射した窒素量は、いずれも同じである。FIG. 18 is a characteristic diagram showing an example of the NOx concentration distribution in a radial cross section of the circulation flow region formed on the front surface of the fuel nozzle. In the radial distribution when nitrogen is injected into the combustor according to the present invention, Type A is a characteristic when nitrogen is injected only from the outer peripheral side of the gas injection hole of the fuel nozzle, and Type B is a gas injection hole. This is a characteristic when nitrogen is injected from the outer peripheral side and the inner peripheral side of the gas injection hole.
However, the amount of injected nitrogen is the same in all cases.
【００９９】中カロリーガス単独で燃焼したときのＮＯ
ｘ濃度はかなり高く、しかも燃焼器の径方向中心部に高
濃度領域が存在するのがわかる。本発明による特性のTy
peＡとTypeＢとを比較した場合、TypeＡは、燃焼器内部
の径方向中心部で、ＮＯｘ濃度のピークを持つことがわ
かる。これに対して、TypeＢは、燃焼器内部の径方向分
布で、比較的均一なＮＯｘ濃度となることがわかる。す
なわち、循環流領域のＮＯｘの生成を抑制すると、燃焼
器から排出されるＮＯｘ濃度を効果的に低減できること
が判明した。NO when medium calorie gas is burned alone
It can be seen that the x-concentration is quite high, and that a high-concentration region exists at the radial center of the combustor. Ty of properties according to the invention
When comparing peA and TypeB, it can be seen that TypeA has a peak of NOx concentration at the radial center inside the combustor. On the other hand, it can be seen that Type B has a relatively uniform NOx concentration in the radial distribution inside the combustor. That is, it has been found that suppressing the generation of NOx in the circulation flow region can effectively reduce the NOx concentration discharged from the combustor.
【０１００】《実施例１２》図１９は、図１８のTypeＢ
の特性を達成するために、図１７に示した燃料ノズルを
パイロット燃焼用として燃焼器の軸中心部に配置し、そ
の外周側に、低温燃焼領域を形成する図１６に示した燃
料ノズルを複数個配置したガスタービン燃焼器３の実施
例１２を燃焼室の下流側から見た構造を示す図である。<< Embodiment 12 >> FIG. 19 shows the type B of FIG.
In order to achieve the characteristics described above, the fuel nozzle shown in FIG. 17 is arranged at the center of the shaft of the combustor for pilot combustion, and a plurality of fuel nozzles shown in FIG. It is a figure which shows the structure which looked at Example 12 of the gas turbine combustor 3 arrange | positioned from the downstream of the combustion chamber.
【０１０１】ガスタービンの着火・起動用として、軽油
などの燃料を燃料ノズル１９に供給し、軽油燃焼状態に
した後、燃料ノズル１９のアトマイズ空気系統に窒素１
３を供給し、低酸素濃度の空気で軽油を微粒化するとも
に、ガス噴射孔外周側に配置した複数の窒素噴射孔１２
６から窒素を燃焼室内に直接供給し、ＮＯｘの生成を抑
制する。A fuel such as light oil is supplied to the fuel nozzle 19 to ignite and start the gas turbine, and the fuel nozzle 19 is brought into a light oil combustion state.
3 to atomize light oil with low oxygen concentration air, and a plurality of nitrogen injection holes 12 arranged on the outer peripheral side of the gas injection holes.
6, nitrogen is supplied directly into the combustion chamber to suppress the generation of NOx.
【０１０２】一方、ガス化ガスが供給可能に達した後、
パイロット用燃料ノズルとして運用していた燃料ノズル
１９の外周側に設けたガス焚き低温燃焼用の燃料ノズル
１９ｂのガス噴射孔２５ｅにガス化ガスを供給し、ガス
の供給量の増加に伴い、軽油燃料を減少させ、最終的に
はガス専焼に運転モードを切り換える。ガス専焼運転に
切り換えた後に、ガス焚き低温燃焼用の燃料ノズル１９
ｂに配置した窒素噴射孔１２６ｂから窒素を供給する
と、ガス焚きにおける低温燃焼領域を形成させて、ＮＯ
ｘを抑制できる。その際に、燃料ノズル１９ｂのガス噴
射孔２５ｅの内周側に設けた窒素噴射孔２１０ｂから噴
射される窒素は、図１８において、typeＢとして説明し
た効果をもたらす。On the other hand, after the supply of gasified gas has been reached,
The gasified gas is supplied to the gas injection holes 25e of the fuel nozzle 19b for gas-fired low-temperature combustion provided on the outer peripheral side of the fuel nozzle 19 used as the pilot fuel nozzle. The fuel is reduced, and finally the operation mode is switched to gas combustion. After switching to the gas combustion operation, the fuel nozzle 19 for gas-fired low-temperature combustion is used.
When nitrogen is supplied from the nitrogen injection hole 126b disposed at the position b, a low-temperature combustion region in gas firing is formed and NO
x can be suppressed. At this time, the nitrogen injected from the nitrogen injection holes 210b provided on the inner peripheral side of the gas injection holes 25e of the fuel nozzle 19b has the effect described as type B in FIG.
【０１０３】[0103]
【発明の効果】本発明によれば、ガス化ガスを酸素酸化
方式で生成する際に、酸素製造装置から得られる余剰窒
素をガスタービン燃焼器に供給する経路を設け、燃焼室
の中心部に保炎用のパイロット火炎を形成し、その周囲
または燃焼ガス下流に、窒素，燃料，空気による低温の
火炎を形成することが可能となり、火炎安定性を損なう
こと無く、高温燃焼領域の拡大を防止し、ＮＯｘ発生量
を抑制できる。According to the present invention, a path for supplying surplus nitrogen obtained from an oxygen producing apparatus to a gas turbine combustor when a gasified gas is produced by an oxygen oxidation method is provided at a central portion of a combustion chamber. A pilot flame for flame holding is formed, and a low-temperature flame of nitrogen, fuel, and air can be formed around or downstream of the combustion gas, preventing the expansion of the high-temperature combustion area without impairing flame stability. However, the amount of generated NOx can be suppressed.
【０１０４】また、ガスタービンの負荷変化に対応して
パイロットガスおよびメインガスの流量を制御し、運用
負荷の全領域に亘り、燃焼の安定化および低ＮＯｘ化を
効率良く達成できる。In addition, by controlling the flow rates of the pilot gas and the main gas in accordance with the change in the load of the gas turbine, it is possible to efficiently stabilize the combustion and reduce the NOx over the entire operation load range.
【０１０５】さらに、ガスタービン燃焼器に噴射する窒
素の一部を燃料ノズルのガス噴射孔の内周側から噴射す
るので、燃料ノズル前面に形成される火炎安定化のため
の循環流領域で生成されるＮＯｘを低減できる。Further, since a part of the nitrogen to be injected into the gas turbine combustor is injected from the inner peripheral side of the gas injection hole of the fuel nozzle, it is generated in the circulating flow region formed on the front surface of the fuel nozzle for flame stabilization. NOx can be reduced.
【図１】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例１の系統構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a system configuration of a first embodiment of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to the present invention.
【図２】図１の燃焼室８の下流側から見た燃料ノズル１
９の構造を示す模式図である。FIG. 2 shows the fuel nozzle 1 viewed from the downstream side of the combustion chamber 8 in FIG.
9 is a schematic diagram showing the structure of FIG.
【図３】ガスタービンの起動から定格負荷に到るまでの
間にガスタービン燃焼器３に供給される油流量，ガス化
ガス(パイロットガス，メインガス)流量、窒素流量の関
係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an oil flow rate, a gasification gas (pilot gas, main gas) flow rate, and a nitrogen flow rate supplied to the gas turbine combustor 3 from the start of the gas turbine to the rated load. is there.
【図４】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例２の燃料ノズル１９の構造を示す模式
図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a structure of a fuel nozzle 19 of Embodiment 2 of the gas turbine combustor of the gasification power plant according to the present invention.
【図５】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例３の燃料ノズル１９の構造を示す模式
図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a structure of a fuel nozzle 19 of Embodiment 3 of the gas turbine combustor of the gasification power plant according to the present invention.
【図６】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例４のガスタービン燃焼器３の頭部の拡
大断面構造を示す図である。FIG. 6 is an enlarged sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例５のガスタービン燃焼器３の頭部の拡
大断面構造を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an enlarged sectional structure of a head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to a fifth embodiment of the present invention.
【図８】図７の燃焼室８の下流側から見た燃料ノズル１
９の構造を示す模式図である。8 is a view of a fuel nozzle 1 viewed from a downstream side of a combustion chamber 8 in FIG.
9 is a schematic diagram showing the structure of FIG.
【図９】本発明によるガス化発電プラントのガスタービ
ン燃焼器の実施例６のガスタービン燃焼器３の頭部の拡
大断面構造を示す図である。FIG. 9 is an enlarged sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 of a gas turbine combustor of a gasification power plant according to a sixth embodiment of the present invention.
【図１０】軽油ノズルのアトマイズ空気系統を利用した
窒素噴射方式と、燃料ノズルのガス噴射孔外周側から窒
素噴射する方式とを組み合わせた実施例７のガスタービ
ン燃焼器３の頭部の拡大断面構造を示す図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the head of a gas turbine combustor 3 according to a seventh embodiment in which a nitrogen injection system using an atomized air system of a light oil nozzle and a system for injecting nitrogen from the outer peripheral side of a gas injection hole of a fuel nozzle are combined. It is a figure showing a structure.
【図１１】図１０の燃焼室の下流側から見た燃料ノズル
１９の構造を示す模式図である。11 is a schematic diagram showing a structure of a fuel nozzle 19 viewed from a downstream side of the combustion chamber in FIG.
【図１２】燃焼器外筒１６の上流側の内側に窒素噴射ノ
ズル２０１を配置し、低酸素濃度の空気をスワラ２４ｃ
から燃焼室１８内に供給する構造と、燃料ノズルのガス
噴射孔２５ｄの内周側に窒素噴射孔２１０を複数個配置
した構造とを組み合わせた実施例８のガスタービン燃焼
器３の頭部の拡大断面構造を示す図である。FIG. 12 shows a nitrogen injection nozzle 201 disposed inside the upstream side of the combustor outer cylinder 16 to blow air with low oxygen concentration into the swirler 24c.
From the head of the gas turbine combustor 3 according to the eighth embodiment in which the structure for supplying the fuel into the combustion chamber 18 from the fuel nozzle and the structure in which a plurality of nitrogen injection holes 210 are arranged on the inner peripheral side of the gas injection holes 25d of the fuel nozzle are combined. It is a figure showing an enlarged sectional structure.
【図１３】図１２の燃焼室の下流側から見た燃料ノズル
１９の構造を示す模式図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing a structure of a fuel nozzle 19 viewed from a downstream side of the combustion chamber of FIG.
【図１４】実施例８の燃料ノズル１９の軸中心部に軽油
燃料用のノズル２２を追加した実施例９の構造を示す模
式図である。FIG. 14 is a schematic view showing a structure of a ninth embodiment in which a nozzle 22 for light oil fuel is added to the axial center of the fuel nozzle 19 of the eighth embodiment.
【図１５】図１０の燃焼器構造において、ガス噴射孔２
５ｄの内周側に窒素噴射孔２１０を複数個配置した実施
例１０の構造を示す図である。15 shows a gas injection hole 2 in the combustor structure of FIG.
It is a figure showing the structure of Example 10 in which a plurality of nitrogen injection holes 210 are arranged on the inner peripheral side of 5d.
【図１６】図１５の燃焼室の下流側から見た燃料ノズル
１９の構造を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing a structure of a fuel nozzle 19 viewed from a downstream side of the combustion chamber of FIG.
【図１７】図１５の実施例１０の燃料ノズルの軸中心部
に軽油燃焼用の燃料ノズル２２を配置した実施例１１の
構造を示す図である。FIG. 17 is a view showing a structure of an eleventh embodiment in which a fuel nozzle 22 for light oil combustion is arranged at the center of the axis of the fuel nozzle of the tenth embodiment in FIG.
【図１８】燃料ノズルの前面に形成される循環流領域の
径方向の断面におけるＮＯｘ濃度分布の一例を示す特性
図である。FIG. 18 is a characteristic diagram showing an example of a NOx concentration distribution in a radial cross section of a circulating flow region formed on a front surface of a fuel nozzle.
【図１９】図１７に示した燃料ノズルをパイロット燃焼
用として燃焼器の軸中心部に配置し、その外周側に、低
温燃焼領域を形成する図１６に示した燃料ノズルを複数
個配置したガスタービン燃焼器３の実施例１２を燃焼室
の下流側から見た構造を示す図である。FIG. 19 shows a gas in which the fuel nozzle shown in FIG. 17 is arranged at the center of the shaft of a combustor for pilot combustion, and a plurality of fuel nozzles shown in FIG. It is a figure which shows the structure which looked at Example 12 of the turbine combustor 3 from the downstream of the combustion chamber.
１ ガス化炉 ２ 圧縮機 ３ 燃焼器 ４ ガスタービン ５ 酸素製造装置 ６ 発電機 ７ 軽油 ８ 燃焼室 ９ 圧縮機吐出空気 １０ バックアップ用圧縮機 １１ 抽気空気 １２ 酸素 １３ 窒素 １４ 石炭 １５ ガス化ガス １６ 燃焼器外筒 １７ フロースリーブ １８ ライナ １９ 燃料ノズル ２０ａ パイロット火炎 ２０ｂ メイン火炎 ２１ ヘッドエンド ２２ 油ノズル ２３ アトマイズ空気噴射孔 ２４ａ 内周空気噴射孔 ２４ｂ 外周空気噴射孔 ２４ｃ 混合空気噴射孔 ２５ａ パイロットガス噴射孔 ２５ｂ 混合ガス噴射孔 ２５ｃ メインガス噴射孔 ２６ 燃焼孔 ２７ 窒素噴射孔 ２８ａ ヘッドエンドメインガス中空 ２８ｂ ヘッドエンド窒素中空 ２９ アトマイズ空気 ３０ 窒素流量制御弁 ３１ａ パイロットガス流量制御弁 ３１ｂ メインガス流量制御弁 ３２ 副燃焼室 ３３ 副燃焼室外壁 ３４ 予混合器 ３５ メインガス噴射ノズル ３６ メインバーナ ２０１ 窒素噴射ノズル １２６ 窒素噴射孔 ３００ 火炎 ３０１ 循環流領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gasifier 2 Compressor 3 Combustor 4 Gas turbine 5 Oxygen generator 6 Generator 7 Light oil 8 Combustion chamber 9 Compressor discharge air 10 Backup compressor 11 Bleed air 12 Oxygen 13 Nitrogen 14 Coal 15 Gasification gas 16 Combustion Outer case 17 Flow sleeve 18 Liner 19 Fuel nozzle 20a Pilot flame 20b Main flame 21 Head end 22 Oil nozzle 23 Atomized air injection hole 24a Inner circumference air injection hole 24b Outer circumference air injection hole 24c Mixed air injection hole 25a Pilot gas injection hole 25b Mixed gas injection hole 25c Main gas injection hole 26 Combustion hole 27 Nitrogen injection hole 28a Head endomain gas hollow 28b Head end nitrogen hollow 29 Atomized air 30 Nitrogen flow control valve 31a Pilot gas flow control valve 31b Main gas flow control valve 32 Secondary combustion chamber 33 Secondary combustion chamber outer wall 34 Premixer 35 Main gas injection nozzle 36 Main burner 201 Nitrogen injection nozzle 126 Nitrogen injection hole 300 Flame 301 Circulation flow area
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｃ 11/00 ３３１ Ｆ２３Ｃ 11/00 ３３１ (72)発明者 林 明典 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 小林 成嘉 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 和田 克夫 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 (72)発明者 久松 暢 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団法 人 電力中央研究所 横須賀研究所内 (72)発明者 長谷川 武治 神奈川県横須賀市長坂２−６−１ 財団法 人 電力中央研究所 横須賀研究所内 Ｆターム(参考） 3K065 TA01 TB02 TB04 TC08 TC10 TD01 TD04 TD06 TD09 TE08 TF09 TG06 TH02 TH09 TJ06 TJ07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) F23C 11/00 331 F23C 11/00 331 (72) Inventor Akinori Hayashi 7-chome, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Headquarters (72) Inventor Narika Kobayashi No. 7-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Headquarters (72) Inventor Wada Katsuo 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref.Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Noboru Hisamatsu 2-6-1 Nagasaka, Yokosuka City, Kanagawa Pref. ) Inventor Takeharu Hasegawa 2-6-1 Nagasaka, Yokosuka City, Kanagawa Prefecture Foundation Electric Power Research Institute Yokosuka Research Center F-term (reference) 3K065 TA01 TB02 TB04 TC08 TC10 TD01 TD04 TD06 TD09 TE08 TF09 TG06 TH02 TH09 TJ06 TJ07
Claims (16)
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段と、前記両噴射手段の周囲から前記分離さ
れた窒素および前記ガス化ガスの混合ガスまたは前記窒
素および前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気の混合ガス
を前記燃焼室に供給する混合ガス噴射手段とを備えたこ
とを特徴とするガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器。1. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing heavy oil or coal by the separated oxygen to gasify the fuel, and a fuel in a combustion chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. A gas injection means and an inner peripheral air injection means, and a mixed gas of the separated nitrogen and the gasified gas or the nitrogen and Gas turbine combustor gasification power plant, characterized in that a mixed gas injecting means for supplying the gasification gas and mixed gas of the compressed air into the combustion chamber.
ガスタービン燃焼器において、 前記両噴射手段が、前記燃焼室の中心軸に関し周方向に
交互に配置され、前記混合ガス噴射手段が、前記両噴射
手段の外周に配置されていることを特徴とするガス化発
電プラントのガスタービン燃焼器。2. The gas turbine combustor of a gasification power plant according to claim 1, wherein the two injection means are alternately arranged in a circumferential direction with respect to a center axis of the combustion chamber, and the mixed gas injection means is A gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein the gas turbine combustor is disposed on the outer periphery of both of the injection means.
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段と、前記両噴射手段の周囲から前記分離さ
れた窒素および前記ガス化ガスの混合ガスまたは前記窒
素および前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気の混合ガス
を前記燃焼室に供給する混合ガス噴射手段および前記圧
縮空気を前記燃焼室に供給するを外周空気噴射手段とを
備え、 前記両噴射手段が、前記燃焼室の中心軸に関し周方向に
交互に配置され、前記混合ガス噴射手段および前記外周
空気噴射手段が、前記両噴射手段の外周に交互に配置さ
れていることを特徴とするガス化発電プラントのガスタ
ービン燃焼器。3. An air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasifying means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal by the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant comprising a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. A gas injection means and an inner peripheral air injection means, and a mixed gas of the separated nitrogen and the gasified gas or the nitrogen and A mixed gas injection unit that supplies a mixed gas of the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber; and an outer peripheral air injection unit that supplies the compressed air to the combustion chamber. A gas for a gasification power plant, wherein the gas mixture means and the outer air injection means are alternately arranged in the circumferential direction with respect to the center axis of the chamber, and the mixed gas injection means and the outer peripheral air injection means are alternately arranged on the outer circumference of the two injection means. Turbine combustor.
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段と、前記両噴射手段の周囲から前記ガス化
ガスを前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段と前記
窒素および前記圧縮空気の混合空気を前記燃焼室に供給
する混合空気噴射手段とを備え、 前記両噴射手段が、前記燃焼室の中心軸に関し周方向に
交互に配置され、前記ガス化ガス噴射手段および前記混
合空気噴射手段が、前記両噴射手段の外周に交互に配置
されていることを特徴とするガス化発電プラントのガス
タービン燃焼器。4. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. Gas injection means and inner air injection means, gasified gas injection means for supplying the gasified gas to the combustion chamber from around the two injection means, and the nitrogen and nitrogen gas injection means. And a mixed air injection means for supplying a mixed air of the compressed air to the combustion chamber, wherein the two injection means are alternately arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the combustion chamber, and the gasified gas injection means and A gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein the mixed air injection means are alternately arranged on the outer periphery of the two injection means.
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段と、前記両噴射手段の周囲から前記ガス化
ガスを前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段と前記
窒素を前記燃焼室に供給する窒素噴射手段とを備え、 前記両噴射手段が、前記燃焼室の中心軸に関し周方向に
交互に配置され、前記ガス化ガス噴射手段および前記窒
素噴射手段が、前記両噴射手段の外周に交互に配置され
ていることを特徴とするガス化発電プラントのガスター
ビン燃焼器。5. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing heavy oil or coal with the separated oxygen to gasify the fuel, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. Gas injection means and inner peripheral air injection means, gasification gas injection means for supplying the gasification gas to the combustion chamber from around both the injection means, and the nitrogen Nitrogen injection means for supplying to the combustion chamber, wherein the two injection means are alternately arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the combustion chamber, and the gasified gas injection means and the nitrogen injection means A gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein the gas turbine combustor is arranged alternately on the outer periphery of the means.
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および内周
空気噴射手段を備え、 前記燃焼室が、前記両噴射手段の出口に副燃焼室を有
し、 前記燃料ノズルが、前記両噴射手段の周囲から前記ガス
化ガスおよび前記窒素を予混合し混合ガスを前記燃焼室
に供給する予混合噴射手段を備え、 前記両噴射手段が、前記燃焼室の中心軸に関し周方向に
交互に配置され、前記予混合噴射手段が、前記両噴射手
段の外周に配置されていることを特徴とするガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器。6. An air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasifying means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal by the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. A gas injection unit and an inner air injection unit, wherein the combustion chamber has a sub-combustion chamber at an outlet of the both injection units, and Premixed injection means for premixing the gasified gas and the nitrogen from the surroundings and supplying a mixed gas to the combustion chamber, wherein both the injection means are alternately arranged in a circumferential direction with respect to a central axis of the combustion chamber, A gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein the premixed injection means is arranged on the outer periphery of both the injection means.
素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸素
により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルが、前記ガス化ガスおよび前記圧縮空気
を前記燃焼室に供給するガス化ガス噴射手段および空気
噴射手段を含むノズルと、前記ノズルの周囲に放射状に
配置され前記ガス化ガスおよび前記窒素と前記空気との
混合ガスを前記燃焼室に供給する複数のメインバーナと
を備えていることを特徴とするガス化発電プラントのガ
スタービン燃焼器。7. An air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasifying means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, and a fuel chamber A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, the gas nozzle supplies the gasified gas and the compressed air to the combustion chamber. A nozzle including gas injection means and air injection means; and a gas mixture of the gasified gas and the nitrogen and air radially arranged around the nozzle. Gas turbine combustor gasification power plant, characterized in that it comprises a plurality of main burners supplied to the combustion chamber.
に記載のガス化発電プラントのガスタービン燃焼器にお
いて、 前記燃焼室に前記ガス化ガスを供給する系統を少なくと
も２つ備え、 前記燃焼室に前記窒素が供給される位置に近接して前記
燃焼室に前記燃料を供給する第１燃料供給系統に第１燃
料流量制御弁を設置し、 前記燃料供給の位置に対し前記燃焼室の内周位置または
上流位置に前記燃料を供給する第２燃料供給系統に第２
燃料流量制御弁を設置したことを特徴とするガス化発電
プラントのガスタービン燃焼器。8. The gas turbine combustor of a gasification power plant according to claim 1, further comprising at least two systems for supplying the gasified gas to the combustion chamber. A first fuel flow control valve is installed in a first fuel supply system that supplies the fuel to the combustion chamber in close proximity to a position where the nitrogen is supplied to the combustion chamber, and a first fuel flow control valve is provided for the fuel supply position. A second fuel supply system for supplying the fuel to the inner circumferential position or the upstream position has a second fuel supply system.
A gas turbine combustor for a gasification power plant, comprising a fuel flow control valve.
ガスタービン燃焼器の運転方法において、 前記ガスタービンの所定部分負荷に至るまでは、前記第
２燃料系統に供給する燃料流量を増加させ、 前記所定部分負荷から定格負荷に至るまでは、前記第１
燃料系統に供給する燃料流量を増加させるとともに、前
記第２燃料系統に供給する燃料流量を所定値に保ちまた
は減少させることを特徴とするガス化発電プラントのガ
スタービン燃焼器の運転方法。9. The method for operating a gas turbine combustor of a gasification power plant according to claim 8, wherein a fuel flow rate supplied to the second fuel system is increased until the gas turbine reaches a predetermined partial load. From the predetermined partial load to the rated load, the first
A method for operating a gas turbine combustor of a gasification power plant, comprising increasing a fuel flow rate supplied to a fuel system and maintaining or decreasing a fuel flow rate supplied to the second fuel system to a predetermined value.
酸素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸
素により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃料ノズルの軸中心部に、着火から無負荷定格回転
数までの他種燃料燃焼用の燃料ノズルとその外周に前記
他種燃料霧化用のアトマイズ空気流路とを備え、 前記アトマイズ空気用の圧縮機から前記燃料ノズル出口
までの空気系統に前記窒素を供給する系統を接続し、前
記他種燃料燃焼時にアトマイズ空気の酸素濃度を低下さ
せるとともに、前記ガス化ガス専焼時に前記アトマイズ
空気ラインから前記窒素を供給することを特徴とするガ
ス化発電プラントのガスタービン燃焼器。10. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power generation plant comprising a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, a different kind of fuel combustion from ignition to a no-load rated rotational speed is provided at a shaft center portion of the fuel nozzle. An atomizing air flow path for atomizing the other fuel on an outer periphery thereof, and an air from the atomizing air compressor to an outlet of the fuel nozzle. A gas supply system for supplying the nitrogen from the atomized air line during the combustion of the gasified gas while reducing the oxygen concentration of the atomized air during the combustion of the other fuel. Gas turbine combustor of a gasification power plant.
トのガスタービン燃焼器において、 前記燃料ノズルのガス噴射孔と同一半径位置かその外周
側に窒素噴射孔を複数個配置し、前記アトマイズ空気系
統を利用して供給する窒素と前記窒素噴射孔から供給す
る窒素とにより、ガス噴射孔から供給されるガス化ガス
を前記燃料ノズルの半径方向で挟み込むことを特徴とす
るガス化発電プラントのガスタービン燃焼器。11. The gas turbine combustor of a gasification power plant according to claim 10, wherein a plurality of nitrogen injection holes are arranged at the same radial position as the gas injection holes of the fuel nozzle or on the outer peripheral side thereof, and the atomized air is provided. A gas for a gasification power plant, wherein a gasification gas supplied from a gas injection hole is sandwiched in a radial direction of the fuel nozzle by nitrogen supplied using a system and nitrogen supplied from the nitrogen injection hole. Turbine combustor.
酸素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸
素により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃焼室の上流側かつ前記ガスタービン燃焼器の外筒
と前記燃焼室の間を流れる前記圧縮空気中に窒素を噴射
混合する窒素噴射ノズルを前記外筒内部に複数個配置
し、 前記燃料ノズルの軸中心部に、着火から無負荷定格回転
数までの他種燃料燃焼用の燃料ノズルとその外周に他種
燃料霧化用のアトマイズ空気流路とを備え、 前記アトマイズ空気用の圧縮機から前記燃料ノズル出口
までの空気系統に前記窒素を供給する系統を接続し、前
記他種燃料燃焼時にアトマイズ空気の酸素濃度を低下さ
せるとともに、前記ガス化ガス専焼時に前記アトマイズ
空気ラインから前記窒素を供給することを特徴とするガ
ス化発電プラントのガスタービン燃焼器の燃料ノズル。12. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a power generator driven by the gas turbine to generate power, an upstream side of the combustion chamber and a space between an outer cylinder of the gas turbine combustor and the combustion chamber are provided. A plurality of nitrogen injection nozzles for injecting and mixing nitrogen into the flowing compressed air are arranged inside the outer cylinder, and at the axial center of the fuel nozzle, from ignition to no-load rated speed. A fuel nozzle for burning another kind of fuel and an atomizing air flow path for atomizing another kind of fuel on the outer periphery thereof, and supplying the nitrogen to an air system from the compressor for atomizing air to the outlet of the fuel nozzle. A gas turbine for a gasification and power plant, wherein the oxygen concentration of atomized air is reduced during the combustion of the other fuel, and the nitrogen is supplied from the atomized air line during the combustion of the gasified gas. Combustor fuel nozzle.
酸素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸
素により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記燃焼室の軸中心部かつ上流側に燃料を噴射するガス
噴射孔と空気を噴射する空気噴射孔とを周方向に交互に
備えた燃料ノズルを配置し、 当該燃料ノズルの径方向中心部付近に存在する循環流領
域に噴射するように、前記酸素製造手段から供給される
窒素を供給する窒素噴射孔を前記ガス噴射孔よりも内周
側に配置したことを特徴とするガス化発電プラントのガ
スタービン燃焼器。13. An air compression means, an oxygen production means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasification means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal with the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator driven by the gas turbine to generate power, a gas injection hole for injecting fuel and an air injecting fuel to a shaft center portion and an upstream side of the combustion chamber. A fuel nozzle having air injection holes alternately arranged in the circumferential direction is arranged, and the oxygen is injected into a circulating flow region near the radial center of the fuel nozzle. Gas turbine combustor gasification power plant, characterized in that the nitrogen injection hole supplying the nitrogen supplied from the granulation means is disposed on the inner peripheral side of the gas injection holes.
トのガスタービン燃焼器において、 前記ガス噴射孔の内周側に設けた前記窒素噴射孔とは別
に、前記燃料ノズルを構成する前記ガス噴射孔と同じ半
径位置かまたはその外周側に窒素噴射孔を複数個配置
し、 前記ガス噴射孔を燃料ノズルの半径方向で窒素噴射孔に
より挟み込むように配置し、または、ガス噴射孔と同じ
半径位置から前記燃料ノズルの径方向中心部にかけて窒
素噴射孔を配置したことを特徴とするガス化発電プラン
トのガスタービン燃焼器。14. The gas turbine combustor of a gasification power plant according to claim 13, wherein the gas injection forming the fuel nozzle separately from the nitrogen injection hole provided on the inner peripheral side of the gas injection hole. A plurality of nitrogen injection holes are arranged at the same radial position as the holes or on the outer peripheral side thereof, and the gas injection holes are arranged so as to be sandwiched by the nitrogen injection holes in the radial direction of the fuel nozzle, or at the same radial position as the gas injection holes. A gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein a nitrogen injection hole is arranged from a hole to a radial center of the fuel nozzle.
酸素と窒素とを分離する酸素製造手段と、分離された酸
素により重油または石炭を酸化しガス化するガス化手段
と、燃料を燃焼室に供給する燃料ノズルを有しガス化ガ
スと前記空気圧縮手段からの圧縮空気とを混合し前記ガ
ス化ガスを燃焼させるガスタービン燃焼器と、前記ガス
タービン燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるガス
タービンと、ガスタービンにより駆動されて発電する発
電機とからなるガス化発電プラントのガスタービン燃焼
器において、 前記ガスタービン燃焼器の上流側であって、しかも前記
ガスタービン燃焼器の外筒と前記燃焼室との間を流れる
圧縮機吐出空気中に前記窒素を噴射混合する窒素噴射ノ
ズルを前記外筒の内部に突出するように複数個配置し、 前記窒素噴射ノズルと請求項１３または請求項１４に記
載の前記燃料ノズルとを組み合わせたことを特徴とする
ガス化発電プラントのガスタービン燃焼器。15. An air compressing means, an oxygen producing means for separating oxygen and nitrogen from compressed air, a gasifying means for oxidizing and gasifying heavy oil or coal by the separated oxygen, and a fuel chamber. A gas turbine combustor having a fuel nozzle for supplying gas to the gas turbine and combusting the gasified gas by mixing the gasified gas and the compressed air from the air compression means, and driven by the combustion gas from the gas turbine combustor In a gas turbine combustor of a gasification power plant including a gas turbine and a generator that generates power by being driven by the gas turbine, an upstream side of the gas turbine combustor, and an outer cylinder of the gas turbine combustor. A plurality of nitrogen injection nozzles for injecting and mixing the nitrogen into the compressor discharge air flowing between the combustion chamber and the mixture are arranged so as to protrude into the outer cylinder, Gas turbine combustor gasification power plant, characterized in that a combination of said fuel nozzle according to prime the injection nozzle in claim 13 or claim 14.
か一項に記載の前記燃料ノズルを前記燃焼室の上流側か
つ燃焼室軸中心部に配置し、 前記燃料ノズルの外周側に請求項１４または１５に記載
の燃料ノズルを複数個配置したことを特徴とするガス化
発電プラントのガスタービン燃焼器。16. The fuel nozzle according to claim 10, wherein the fuel nozzle is disposed on an upstream side of the combustion chamber and at a center of a combustion chamber shaft, and on an outer peripheral side of the fuel nozzle. Or a gas turbine combustor for a gasification power plant, wherein a plurality of the fuel nozzles described in 15 are arranged.
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|---|---|---|---|
| JP30186198A JP2000130757A (en) | 1998-10-23 | 1998-10-23 | Gas turbine combustor for gasification power plant |
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