具体实施方式

以下使用附图说明本发明的实施方式。

(第一实施方式)

-燃气轮机发电机-

图1是具备本发明的第一实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电机的概略构成图。图2是从燃烧室观察本发明的第一实施方式的燃气轮机燃烧器所具备的燃烧嘴的图。

燃气轮机发电机1包括空气压缩机2、燃气轮机燃烧器(以下，简称为燃烧器)3、涡轮4、发电机6而构成。空气压缩机2吸入空气a1并进行压缩，向燃烧器3中供给压缩空气a2.燃烧器3将压缩空气a2与气体燃料(起动用燃料f1、主燃料f2)混合进行燃烧而生成燃烧气体g1。涡轮4被在燃烧器3中产生的燃烧气体g1驱动，驱动涡轮4的燃烧气体g1作为废气g2排出。发电机6被涡轮4的旋转力驱动进行发电。并且，燃气轮机仅在起动开始时通过起动用电机7驱动。

-燃气轮机燃烧器-

燃烧器3安装于燃气轮机的机壳(未图示)，包括内衬(内筒)12、套筒(外筒)10、燃烧嘴8以及燃料系统200而构成。内衬12是圆筒状的部件，在内部形成燃烧室5。套筒10是内径比内衬12大且包围内衬12的外周的圆筒状的部件，在与内衬12之间形成圆筒状的空气流路9。套筒10中的与涡轮4相反侧(图1中的左侧)的端部由端罩13堵塞。来自空气压缩机2的压缩空气a2向从涡轮4离开的方向通过套筒10在形成于内衬12的外周的空气流路9中流通，通过流经空气流路9的压缩空气a2对流冷却内衬12的外周面。而且，在内衬12的壁面上形成多个孔，流经空气流路9的压缩空气a2的一部分a3通过这些孔流入燃烧室5，气膜冷却内衬12的内周面。并且，通过空气流路9到达燃烧嘴8的压缩空气a2与从燃料系统200向燃烧嘴8供给的气体燃料一起向燃烧室5喷出并燃烧。在燃烧室5中燃烧压缩空气a2与气体燃料的混合气体燃料而生成燃烧气体g1，通过燃烧器尾筒(未图示)向涡轮4供给。

如图1所示，燃烧嘴8在内衬12的入口(与涡轮4相反侧的端部开口)仅配置一个，具备空气孔板20、燃料喷嘴21-23以及燃料分配器(燃料头)24。

空气孔板20是与内衬12同轴的圆形的板，配置于内衬12的入口(与涡轮4相反侧的端部开口)。在该空气孔板20上具备向燃烧室5引导压缩空气a2的多个空气孔51-53。多个空气孔51-53构成将内衬12的中心轴O作为中心的同心圆状的多个环状列。属于第一列(最内周)的环状列的是空气孔51，属于第二列的环状列的是空气孔52，属于第三列(最外周)的环状列的是空气孔53。空气孔51构成内周空气孔，空气孔52、53构成外周空气孔。在本实施方式中，在空气孔51-53上带有旋转角，各孔的出口相对于入口向圆周方向的一侧偏离。

燃料喷嘴21-23被燃料分配器24支撑，隔着空气孔板20配置于与燃烧室5相反侧。燃料喷嘴21-23的数量、位置与空气孔51-53(一个空气孔对应一个燃料喷嘴)对应，与空气孔51-53一起构成将内衬12的中心轴O作为中心的同心圆状的多个环状列。属于第一列(最内周)的环状列的是燃料喷嘴21，属于第二列的环状列的是燃料喷嘴22，属于第三列(最外周)的环状列的是燃料喷嘴23。燃料喷嘴21构成内周燃料喷嘴，燃料喷嘴22、23构成外周燃料喷嘴。燃料喷嘴21-23使喷射口朝向对应的空气孔的入口，向分别对应的空气孔喷射气体燃料。如此，通过从多个燃料喷嘴向对应的空气孔喷射燃料，用空气流覆盖燃料流的周围的燃料与空气的同轴喷流从各空气孔向燃烧室5分散喷射。

并且，由于环状列的圆周不同，越外侧的环状列其燃料喷嘴以及空气孔的数量越多。即，第一列(最内周)的燃料喷嘴21以及空气孔51的数量(图2的示例中各为6个)比第二列的燃料喷嘴22以及空气孔52的数量(图2的示例中各为12个)少。第二列的燃料喷嘴22以及空气孔52的数量比第三列(最外周)的燃料喷嘴23以及空气孔53的数量(图2的示例中各为18个)少。

燃料分配器24是向燃料喷嘴21-23分配并供给燃料的部件，在内部包括多个燃料腔室25、26而构成。燃料腔室25、26是起到向属于对应的环状列的多个燃料喷嘴分配并供给气体燃料的作用的空间。燃料腔室25圆柱状地形成于内衬12的中心轴O上，燃料腔室26以包围燃料腔室25的外周的方式圆筒状地形成。本实施例中，各燃料喷嘴21连接于燃料腔室25，各燃料喷嘴22、23连接于燃料腔室26。若向燃料腔室25中供给气体燃料，则向配置于最内周的环状列的各燃料喷嘴21分配气体燃料并喷出，气体燃料与压缩空气a2一起从各空气孔51向燃烧室5喷出。若向燃料腔室26供给气体燃料，则向配置于第二列以及第三列的环状列的各燃料喷嘴22、23分配气体燃料并喷出，气体燃料与压缩空气a2一起从空气孔52、53向燃烧室5喷出。

燃料系统200包括燃料供给源55、56、起动用燃料配管57、主流配管58、主燃料配管59、60、燃料混合器61、燃料切断阀62、63、燃料控制阀64-66而构成。

燃料供给源55是起动用燃料f1的供给源。起动用燃料f1使用不含有碳化氢类燃料等的氢的燃料、或氢含有率为几％(例如，5％)以下的气体燃料。碳化氢类燃料的代表例例如是将甲烷作为主要成分的天然气、将丙烷、丁烷作为主要成分的石油气。燃料供给源56是主燃料f2的供给源。在主燃料f2中使用副生气体等的氢含有率从几％(例如，5％)至几十％的含氢燃料。纯氢(氢含有率为100％)也是含氢燃料的一种。

起动用燃料配管57从燃料供给源55延伸，起动用燃料f1流经起动用燃料配管57。从燃料供给源56延伸的主流配管58分支为第一主燃料配管59与第二主燃料配管60，主燃料f2流经这些主燃料配管59、60。起动用燃料配管57与第一主燃料配管59连接于燃料混合器61而合流。燃料混合器61通过连接管68而连接于燃料腔室25，通过燃料腔室25连接于内周的各燃料喷嘴21。第二主燃料配管60连接于燃料腔室26，通过燃料腔室26连接于外周的各燃料喷嘴22、23。在起动用燃料配管57上设置燃料切断阀62与燃料控制阀(起动用燃料控制阀)64。另外，在第一主燃料配管59上设置燃料控制阀65(第一燃料控制阀)，在第二主燃料配管60上设置燃料控制阀66(第二燃料控制阀)。在主燃料配管59、60的相互的分支部与燃料供给源56之间(即，主流配管58)设置燃料切断阀63。

通过打开燃料切断阀62而向起动用燃料配管57供给起动用燃料f1，通过关闭燃料切断阀62而切断向起动用燃料配管57的起动用燃料f1的供给。通过打开燃料切断阀63而向主燃料配管59、60供给主燃料f2，通过关闭燃料切断阀63而切断向主燃料配管59、60的主燃料f2的供给。燃料控制阀64-66起到根据开度调整燃料流量的作用，通过为全闭状态也能够切断燃料的流动。

例如，通过打开燃料切断阀62、关闭燃料切断阀63，从全闭状态提高燃料控制阀64的开度而增加向燃料腔室25的起动用燃料f1的供给流量，从燃料喷嘴21仅喷出起动用燃料f1。相反，通过打开燃料切断阀63、关闭燃料切断阀62，从全闭状态提高燃料控制阀65的开度而增加向燃料腔室25的主燃料f2的供给流量，从燃料喷嘴21中仅喷出主燃料f2。而且，若同时打开燃料切断阀62、63并从全闭提高燃料控制阀64、65的开度，则起动用燃料f1与主燃料f2在燃料混合器61中混合，通过燃料腔室25从燃料喷嘴21喷出两燃料的混合气体燃料。另外，若在打开燃料切断阀63的状态下从全闭提高燃料控制阀66的开度，则向燃料腔室26的主燃料f2的供给流量增加，从燃料喷嘴22、23仅喷出主燃料f2。

并且，本实施方式中举例说明空气孔的环状列为3列的情况，但也可以是2列或4列以上。通过增加列数，也能够与大容量的燃气轮机对应，也会提高运转控制性。

另外，在燃烧器3中具备控制燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的控制器70。控制器70基于由传感器71检测的燃气轮机的负载控制燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66。本实施方式中，作为燃气轮机的负载测量发电机6的输出、涡轮4的转数，作为传感器71能够使用电力计、旋转传感器。另外，由于燃气轮机的负载与燃料流量为比例关系，因此也能够将测量燃料的供给流量的流量计、燃料控制阀64-66的开度计作为传感器71而使用。

控制器70是电脑，包括输入接口、ROM(例如，EPROM)、RAM、CPU、定时器以及输出接口等而构成。在输入接口中输入从传感器71输出的检测信号、根据操作员的操作而从输入装置(未图示)输出的操作信号。ROM存储对包括燃烧器3的燃气轮机设备的运转所需要的计算式、程序、数据。RAM例如存储计算途中的数值、从输入装置输入的数据等。输出接口根据CPU的指令输出燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66、配置于燃气轮机设备的向其他动作装置(例如，IGV)的指令信号。

CPU按照从ROM中加载的程序，基于通过输入接口输入的数据执行燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66等的控制。

-动作-

以下，关于本实施方式中的燃烧器3的运转方法进行说明。以下说明的运转方法根据由传感器71检测的燃气轮机的负载而通过控制器70自动地执行，但也能够一边监视燃气轮机的负载地一边操作员以适当的手动操作进行。起动用燃料f1与主燃料f2的流量基于发电输出等的燃气轮机的负载而确定，以供给对应燃气轮机的负载的燃料流量的方式控制燃料控制阀64、65、66的开度。

图3是第一实施方式的燃烧器的运转方法(起动时)的说明图。用图3说明从起动用燃料f1的点火至向主燃料f2的专烧状态转移的起动时的运转方法的一例。该图中的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为高负载。另外，该图上层与燃烧嘴示意图一起表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化、下层与燃烧嘴示意图一起表示向内周的燃料喷嘴21、外周的燃料喷嘴22、23供给的气体燃料的流量变化。燃烧嘴示意图中表示的内周燃烧嘴F1是包括燃料燃料喷嘴21而构成的内周侧的圆形的燃烧嘴，外周燃烧嘴F2是包括燃料喷嘴22、23而构成的外周侧的圆圈式燃烧嘴。

本实施方式中，控制器70或操作员依次执行以下的四个步骤(1)-(4)，进行从点火至额定负载的运转。

(1)在未向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)供给燃料的状态下向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)供给起动用燃料f1。

(2)在持续进行向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)的起动用燃料f1的供给的状态下，向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)供给主燃料f2。

(3)向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)持续供给主燃料f2、且开始向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)供给主燃料f2，将向燃料喷嘴21供给的燃料从起动用燃料f1切换为起动用燃料f1以及主燃料f2的混合气体燃料。

(4)停止向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)的起动用燃料f1的供给，向全部燃料喷嘴21-23(内周燃烧嘴F1以及外周燃烧嘴F2两者)仅供给主燃料f2。

上述步骤(1)-(4)中的燃料供给状态与图3下层表示的相同号码的燃烧嘴示意图(1)-(4)对应。关于步骤(1)-(4)的阀动作分别说明。

步骤(1)

利用起动用电机7使燃气轮机的转子开始旋转，如果燃气轮机的负载(例如，涡轮4的转数或发电机6的发电输出)上升至满足可点火条件的设定值L0，则控制器70执行步骤(1)。在该步骤中，控制器70输出向燃料切断阀62以及燃料控制阀64的信号S2、S4(图1)，打开燃料切断阀62，并且，打开燃料控制阀64，例如以预定增加率提高开度。由此，起动用燃料f1从内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21喷出而点火，起动用燃料f1以预定的增加率增加而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(2)

如果燃气轮机的负载上升至第一设定值L1(＞L0)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66输出信号S2、S3、S4、S6(图1)而执行步骤(2)。在该步骤中，控制器70打开燃料切断阀62、63并维持燃料控制阀64的开度、且打开燃料控制阀66，例如以预定增加率提高开度。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21的起动用燃料f1的喷射量的状态下，开始从外周燃烧嘴F2的燃料喷嘴22、23喷出主燃料f2，将由起动用燃料f1形成的火焰作为火种点燃主燃料f2。而且，主燃料f2以预定的增加率增加而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(3)

如果燃气轮机的负载提升至第二设定值L2(＞L1)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66输入信号S2-S6(图1)而执行步骤(3)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，打开燃料控制阀65、例如以预定增加率提高燃料控制阀65、66的开度，另一方面，将燃料控制阀64的开度降低至零。由此，开始从内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21喷出起动用燃料f1与主燃料f2的混合气体燃料，在混合气体燃料的主燃料浓度增加的同时，来自外周燃烧嘴F2的燃料喷嘴22、23的主燃料f2的喷射量也增加。开始从燃料喷嘴21喷出的主燃料f2与起动用燃料f1一起稳定地燃烧。该期间，起动用燃料f1的流量减少，但通过主燃料f2的增加，燃气轮机的负载进一步上升。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(4)

在增加主燃料f2供给量的同时燃料控制阀64的开度降低至0而停止起动用燃料f1供给的时候，以燃气轮机的负载到达第三设定值L3(＞L2)的方式设计。即，如果燃气轮机的负载上升至第三设定值L3，则控制器70关闭燃料切断阀62以及燃料控制阀64而停止对内周的燃料喷嘴21的起动用燃料f1的供给。由此，转移至从内外周的全部的燃料喷嘴21-23只喷出主燃料f2的主燃料f2的专烧状态。然后，控制器70向燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66输出信号S3、S5、S6(图1)，在打开了燃料切断阀63的状态下例如以预定增加率提高燃料控制阀65、66的开度(例如，全部开口面积)。如此，燃气轮机的负载上升至额定值LR，完成起动运转。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

根据该起动方法，利用在起动用燃料f1中点火而形成的火焰而稳定地在主燃料f2中点火，能够稳定且顺畅地从起动用燃料f1与主燃料f2的混合燃烧切换为主燃料f2的专烧。但是，本实施方式中举例说明在主燃料f2的专烧状态下过渡至额定负载的情况，但也会有在起动用燃料f1与主燃料f2的混合燃烧的状态下过渡至额定负载的设备。该情况下，也能够为在上述步骤(2)或(3)中过渡至额定负载的结构。该情况下，能够省略步骤(3)以及(4)、或步骤(4)。

图4是第一实施方式的燃烧器的运转方法(停止时)的说明图。用图4说明从主燃料f2的专烧状态至熄火的停止时的运转方法的一例。该图的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为低负载。另外，该图上层与燃烧嘴示意图一起表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化，下层与燃烧嘴示意图一起表示向内周的燃料喷嘴21、外周的燃料喷嘴22、23供给的气体燃料的流量变化。

本实施方式中，控制器70或操作员依次执行以下的四个步骤(5)-(8)，进行从额定负载至熄火的运转。

(5)在向全部燃料喷嘴21-23(内周燃烧嘴F1以及外周燃烧嘴F2的两者)只供给主燃料f2的状态下降低向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)的主燃料f2的供给量。

(6)持续向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)供给主燃料f2、且开始向燃烧喷嘴21(内周燃烧嘴F1)供给起动用燃料f1，将向燃料喷嘴21供给的燃料从主燃料f2切换为起动用燃料f1以及主燃料f2的混合气体燃料。

(7)停止向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)的主燃料f2的供给，在向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)只供给起动用燃料f1的状态下减少向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)的主燃料f2的供给量。

(8)停止向燃料喷嘴22、23(外周燃烧嘴F2)的主燃料f2的供给，只向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)供给燃料且减少向燃料喷嘴21(内周燃烧嘴F1)的起动用燃料f1的供给流量而熄火。

上述步骤(5)-(8)中的燃料供给状态与图4下层表示的相同号码的燃烧嘴示意图(5)-(8)对应。关于步骤(5)-(8)的阀动作分别进行说明。

步骤(5)

如果从操作装置(未图示)输入停止信号，则控制器70向燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66输出信号S3、S5、S6(图1)而执行步骤(5)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀63的状态下提高燃料控制阀65的开度且降低燃料控制阀66的开度，例如以预定增加率降低主燃料f2的合计供给流量。该期间，燃料切断阀62以及燃料控制阀64关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(6)

如果燃气轮机的负载从额定值LR下降至第四设定值L4(＜LR)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66输出信号S2-S6(图1)执行步骤(6)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，降低燃料控制阀66的开度且打开燃料控制阀64，例如以预定增加率提高燃料控制阀64的开度，另一方面，将燃料控制阀65的开度降低至零。由此，从内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21开始喷出起动用燃料f1与主燃料f2的混合气体燃料，在混合气体燃料的起动用燃料浓度增加的同时减少来自外周燃烧嘴F2的燃料喷嘴22、23的主燃料f2的喷射量，负载降低。通过从燃料喷嘴21开始喷出起动用燃料f1而降低燃烧速度。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(7)

如果燃气轮机的负载进一步下降至第五设定值L5(＜L4)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66输出信号S2、S3、S4、S6(图1)执行步骤(7)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，维持燃料控制阀64的开度、且例如以预定增加率降低燃料控制阀66的开度。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21的起动用燃料f1的喷射量的状态下，减少来自外周燃烧嘴F2的燃料喷嘴22、23的主燃料f2的喷射量，降低燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65关闭，相对于内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21的主燃料f2的供给停止，伴随主燃料f2的供给量的减少而接近起动用燃料f1的专烧状态。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(8)

在主燃料f2的供给量为0的时候，以燃气轮机的负载到达第六设定值L6(＜L5)的方式设计。即，如果燃气轮机的负载下降至第六设定值L6，则控制器70关闭燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66而停止对燃料喷嘴21-23的主燃料f2的供给。由此，转移至从内周的燃料喷嘴21只喷出起动用燃料f1的起动用燃料f1的专烧状态。然后，控制器70向燃料切断阀62以及燃料控制阀64输出信号S2、S4(图1)，在打开燃料切断阀62的状态下例如以预定增加率将燃料控制阀64的开度降低至零。该过程中，燃烧嘴8熄火而完成停止运转。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

根据该起动方法，由于在熄火前为起动用燃料f1的专烧状态，因此避免主燃料f2未燃烧而滞留于下游的涡轮内。

-效果-

图5是本发明的效果的说明图。在本实施方式中，通过在用天然气等的起动用燃料f1点火之后供给作为含氢燃料的主燃料f2，能够可靠地点燃主燃料f2而防止未燃烧的燃料从燃烧器中排出。用图5说明其理由。在该图中表示形成于燃烧嘴下游的火焰的大概形状。开始向内周的燃料喷嘴21供给起动用燃料f1，在内周的空气孔51的下游的燃烧嘴中央部形成起动用燃料f1的中央火焰121。其次，向外周的燃料喷嘴22、23供给主燃料f2，从外周的空气孔52、53向燃烧室喷出主燃料f2与压缩空气a2的混合气体燃料。从外周的空气孔52、53向燃烧室喷出的含有主燃料f2的混合气体燃料利用之前形成的中央火焰121的热量而可靠地点火，在中央火焰121的周围形成由主燃料f2产生的周围火焰122。如此，能利用由起动用燃料f1预先形成的中央火焰121而可靠地点燃主燃料f2，能避免主燃料f2未燃烧就从燃烧器3中排出而滞留于下游的涡轮4的内部。

此时，通过在内周的燃料喷嘴21上连接供给起动用燃料f1与主燃料f2的一方或双方的燃料混合器61，能够从同一燃料喷嘴21(同一喷射口)喷射起动用燃料f1、主燃料f2以及这些的混合气体燃料。由此，在喷射起动用燃料f1而点火之后，在转移至主燃料f2的专烧运转的情况下也能够从用于起动用燃料f1的喷射的燃料喷嘴21(喷射口)喷射主燃料f2。也向由起动用燃料f1产生的中央火焰121的形成区域供给主燃料f2，在向主燃料f2的专烧状态转移之后也能够适当地保持气体燃料的分散性。

如上述，根据本实施方式，能够利用不含氢的气体燃料稳定地点燃含氢燃料且提高含氢燃料的分散性。由于能够用含氢燃料稳定地运用燃气轮机发电机，因此能够有助于抑制地球变暖。另外，由于将炼钢厂、炼油厂中产生的副生气体利用于主燃料f2中而能够确保燃烧稳定性，因此也有助于资源有效利用、发电成本降低。

另外，由于在熄火前停止主燃料f2的供给而向起动用燃料f1的专烧状态转移，因此在停止运转中也能防止在主燃料f2的供给停止前发生失火，能避免主燃料f2在未燃烧的状态下滞留于下游的涡轮4的内部。

(第二实施方式)

图6是具备本发明的第二实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电机的概略构成图。该图与第一实施方式的图1对应。关于在图6中与第一实施方式相同的元件标注与图1相同的符号并省略说明。本实施方式与第一实施方式不同的方面是内周的燃料喷嘴21A以及外周的燃料喷嘴22A的喷射口向空气孔板20的空气孔的内壁面开口的方面。

本实施方式中，燃料喷嘴21A的喷射口701在空气孔51的内壁上开口，燃料喷嘴22A的喷射口702、703在空气孔52、53的内壁上开口。在燃料喷嘴21A上连接连接管68，在燃料喷嘴22A上连接主燃料配管60。其他结构与第一实施方式相同。

即使这样的稀薄燃烧方式的燃烧嘴结构，也通过与第一实施方式相同地控制燃料而能得到相同的效果。

(第三实施方式)

-结构-

图7是具备本发明的第三实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电机的概略构成图。图8是从燃烧室观察本发明的第三实施方式的燃气轮机燃烧器所具备的燃烧嘴的图。这些图与第一实施方式的图1以及图2对应。在图7以及图8中关于与第一实施方式相同的元件标注与图1以及图2相同的符号并省略说明。本实施方式与第一实施方式不同的方面是外周燃料喷嘴22、23被分割为多个(本例中为3个)喷嘴组，主燃料配管60分支为多根(本例中为3根)并连接于对应的喷嘴组方面。

本实施方式中，外周的燃料喷嘴22、23以及空气孔52、53在圆周方向上被划分为多个区域X1-X3，第一喷嘴组属于区域X1，第二喷嘴组属于区域X2，第三喷嘴组属于区域X3。另外，本实施方式中，向外周的燃料喷嘴22、23分配主燃料f2的燃料腔室也被分割为多个(本例中为3个)燃料腔室26a-26c。在构成第一喷嘴组的燃料喷嘴22、23上连接燃料腔室26a。在构成第二喷嘴组的燃料喷嘴22、23上连接燃料腔室26b。在构成第三喷嘴组的燃料喷嘴22、23上连接燃料腔室26c。

另外，本实施方式中，主燃料配管60分支为多根(本例中为3根)分支管60a-60c。分支管60a连接于燃料腔室26a，分支管60b连接于燃料腔室26b，分支管60c连接于燃料腔室26c。在主燃料配管60(分支为分支管60a-60c之前的部分)上不配置燃料控制阀，本实施方式中，在分支管60a上设置燃料控制阀66a，在分支管60b上设置燃料控制阀66b，在分支管60c上设置燃料控制阀66c。燃料控制阀66a-66c是与第一实施方式的燃料控制阀66相同的阀。

关于其他方面，本实施方式与第一实施方式相同。并且，在本实施方式中也能够适用如第二实施方式燃料喷嘴的喷射口在空气孔的内壁面上开口的结构的燃烧嘴。喷嘴组的数量并不限于3个，只要是多个即可，可以是4个以上或2个。通过增加喷嘴组的数量而能够与大容量的燃气轮机对应，提高运转控制性的柔性。另外，燃料喷嘴22、23的喷嘴组可以不是圆周方向，也能够在径向(即，环状列上)上分割。

-动作-

图9是第三实施方式的燃烧器的运转方法(起动时)的说明图。该图与第一实施方式的图3对应。用图9说明从起动用燃料f1的点火至转移为主燃料f2的专烧状态的起动时的运转方法的一例。该图的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为高负载。另外，该图与燃烧嘴示意图一起，上层表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化，下层表示向内周的燃料喷嘴21、外周的燃料喷嘴22、23的各喷嘴组供给的气体燃料的流量变化。燃烧嘴示意图中表示的内周燃烧嘴F1是包括燃料喷嘴21而构成的内周侧的圆形的燃烧嘴。外周燃烧嘴F2a是包括第一喷嘴组的燃料喷嘴22、23而构成的扇形的燃烧嘴。外周燃烧嘴F2b是包括第二喷嘴组的燃料喷嘴22、23而构成的扇形的燃烧嘴，外周燃烧嘴F2c是包括第三喷嘴组的燃料喷嘴22、23而构成的扇形的燃烧嘴。

本实施方式的起动步骤除了将第一实施方式中说明的4个步骤(1)-(4)中的步骤(2)分为三阶段的步骤(2a)-(2c)以外，与第一实施方式相同。在本实施方式中，由于步骤(1)、(3)、(4)都与第一实施方式相同而省略说明，关于步骤(2a)-(2c)在以下说明。如果完成步骤(1)，则依次执行以下的步骤(2a)-(2c)，如果完成步骤(2c)，则与第一实施方式相同地执行步骤(3)以及(4)。并且，本实施方式中，在外周燃烧嘴中配置3个燃料控制阀66a-66c，在步骤(3)、(4)中，燃料控制阀66a-66c同样地控制。

步骤(2a)

步骤(1)的执行后，如果燃气轮机的负载上升至第一设定值L1a(＞L0)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66a输出信号S2、S3、S4、S6a(图7)并执行步骤(2a)。在该步骤中，控制器70打开燃料切断阀62、63、维持燃料控制阀64的开度且打开燃料控制阀66a，例如以预定增加率提高开度。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21的起动用燃料f1的喷射量的状态下，从外周燃烧嘴F2a的燃料喷嘴22、23开始喷出主燃料f2，将由起动用燃料f1形成的火焰作为火种点燃主燃料f2。而且，以预定的增加率增加主燃料f2而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65、66b、66c关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、66a-66c的开度。

步骤(2b)

如果燃气轮机的负载上升至设定值L1b(＞L1a)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66a、66b输出信号S2、S3、S4、S6a、S6b(图7)执行步骤(2b)。在该步骤中，控制器70打开燃料切断阀62、63、维持燃料控制阀64以及燃料控制阀66a的开度且新打开燃料控制阀66b，例如以预定增加率提高开度。由此，在从外周燃烧嘴F2b的燃料喷嘴22、23开始喷出的主燃料f2中也能顺利地点火，在扩大主燃料f2的供给区域的同时也进一步增加主燃料f2的供给量而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65、66c关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、66a-66c的开度。

步骤(2c)

如果燃气轮机的负载上升至设定值L1c(L1b＜L1c＜L2)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66a-66c输出信号S2、S3、S4、S6a-S6c(图7)执行步骤(2c)。在该步骤中，控制器70打开燃料切断阀62、63、维持燃料控制阀64以及燃料控制阀66a、66b的开度且新打开燃料控制阀66c，例如以预定增加率提高开度。由此，在从外周燃烧嘴F2c的燃料喷嘴22、23开始喷出的主燃料f2中也顺利地点火，在扩大主燃料f2的供给区域的同时也进一步增加主燃料f2的供给量，提高燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、66a-66c的开度。

图10是第三实施方式的燃烧器的运转方法(停止时)的说明图。该图与第一实施方式的图4对应。用图10说明从主燃料f2的专烧状态至熄火的停止时的运转方法的一例。该图的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为低负载。另外，该图与燃烧嘴示意图一起，上层表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化，下层表示向内周的燃料喷嘴21、外周的燃料喷嘴22、23的各喷嘴组供给的气体燃料的流量变化。

本实施方式的停止步骤除了将第一实施方式中说明的4个步骤(5)-(8)中的步骤(7)分割为三阶段的步骤(7a)、(7b)、(7c)的方面以外，与第一实施方式相同。在本实施方式中由于步骤(5)、(6)、(8)与第一实施方式相同而省略说明，关于步骤(7c)、(7b)、(7a)在以下说明。如果完成步骤(5)以及(6)，依次执行以下的步骤(7c)、(7b)、(7a)，如果完成步骤(7a)则与第一实施方式相同地执行步骤(8)。并且，本实施方式中，在外周燃烧嘴用配置3个燃料控制阀66a-66c，在步骤(5)、(6)中燃料控制阀66a-66c同样地控制。

步骤(7c)

在步骤(6)的执行之后，如果燃气轮机的负载下降至第五设定值L5c(＜L4)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66a-66c输出信号S2、S3、S4、S6a-S6c(图7)执行步骤(7c)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，维持燃料控制阀64、66a、66b的开度且例如以预定增加率将燃料控制阀66c的开度降低至零。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的起动用燃料f1与来自外周燃烧嘴F2a、F2b的主燃料f2的喷射量的状态下，减少来自外周燃烧嘴F2c的主燃料f2的喷射量，降低燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65关闭，对内周燃烧嘴F1的燃料喷嘴21的主燃料f2的供给停止。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(7b)

如果燃气轮机的负载下降至设定值L5b(＜L5c)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66a、66b输出信号S2、S3、S4、S6a、S6b(图7)执行步骤(7b)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，维持燃料控制阀64、66a的开度且例如以预定增加率将燃料控制阀66b的开度降低至零。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的起动用燃料f1与来自外周燃烧嘴F2a的主燃料f2的喷射量的状态下，减少来自外周燃烧嘴F2b的主燃料f2的喷射量，会进一步降低燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65、66c关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

步骤(7a)

如果燃气轮机的负载下降至设定值L5a(L6＜L5a＜L5b)，则控制器70向燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、66输出信号S2、S3、S4、S6a(图7)执行步骤(7a)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62、63的状态下，维持燃料控制阀64的开度且例如以预定增加率将燃料控制阀66a的开度降低至零。由此，在维持来自内周燃烧嘴F1的起动用燃料f1的喷射量的状态下，减少来自外周燃烧嘴F2a的主燃料f2的喷射量，会进一步降低燃气轮机的负载。该期间，燃料控制阀65、66b、66c关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64-66的开度。

-效果-

在本实施方式中也能够得到与第一实施方式相同的效果。另外，通过将外侧的燃料喷嘴22、23分为多个喷嘴组、在每个喷嘴组中执行主燃料f2的供给开始、停止而阶段性地进行主燃料f2的点火等，能够更可靠地抑制未燃烧的主燃料f2的排出。

(第四实施方式)

-结构-

图11是具备本发明的第四实施方式的燃气轮机燃烧器的燃气轮机发电机的概略构成图。图12是从燃烧室观察本发明的第四实施方式的燃气轮机燃烧器所具备的燃烧嘴的图。这些图与第一实施方式的图1以及图2对应。在图11以及图12中关于与第一实施方式相同的元件标注与图1以及图2相同的符号并省略说明。本实施方式与第一实施方式不同的方面是具备燃烧器3包括多个燃烧嘴而构成的复合燃烧嘴的方面。

本实施方式的燃烧器3具备先导燃烧嘴31与多个(本例中为6个)主燃烧嘴32，以多个主燃烧嘴32包围配置于中央的1个先导燃烧嘴31的周围的方式配置。本实施方式中，举例说明在先导燃烧嘴31以及各主燃烧嘴32中适用第一实施方式的燃烧嘴结构的情况。但是，在先导燃烧嘴31以及各个主燃烧嘴32中能够适用第一实施方式、第二实施方式以及第三实施方式的燃烧嘴8。例如，既能够用第一-第三实施方式的任一燃烧嘴8统一全部的先导燃烧嘴31以及主燃烧嘴32，也能够适当地混合第一-第三实施方式的燃烧嘴8。关于空气孔板20也能够以先导燃烧嘴31与多个主燃烧嘴32共用(在一张空气孔板20上形成各燃烧嘴的空气孔51-53)。

关于燃料系统200，连接管68分支为多根(本例中为3根)分支管68A-68C。分支管68A连接于先导燃烧嘴31的内周的燃料喷嘴21(燃料腔室25)。分支管68B连接于半数的主燃烧嘴32的内周的燃料喷嘴21(燃料腔室25)，分支管68C连接于剩余的主燃烧嘴32的内周的燃料喷嘴21(燃料腔室25)。另外，在分支管68A上设置燃料控制阀65A，在分支管68B上设置燃料控制阀65B，在分支管68C上设置燃料控制阀65C。燃料控制阀65A-65C例如是与燃料控制阀65相同的阀。

另外，在本实施方式中，主燃料配管60分支为多根(本例中为3根)分支管60A-60C。分支管60A连接于先导燃烧嘴31的外周燃料喷嘴22、23(燃料腔室26)。分支管60B连接于半数的主燃烧嘴32的外周的燃料喷嘴22、23(燃料腔室26)，分支管60C连接于剩余的主燃烧嘴32的外周的燃料喷嘴22、23(燃料腔室26)。在主燃料配管60(分支为分支管60A-60C之前的部分)上不配置燃料控制阀，本实施方式中，在分支管60A上设置燃料控制阀66A，在分支管60B上设置燃料控制阀66B，在分支管60C上设置燃料控制阀66C。燃料控制阀66A-66C是与第一实施方式的燃料控制阀66相同的阀。

关于其他方面，本实施方式与第一实施方式、第二实施方式或第三实施方式相同。

-动作-

图13是第四实施方式的燃烧器的运转方法(起动时)的说明图。该图与第一实施方式的图3对应。用图13说明从起动用燃料f1的点火至向主燃料f2的专烧状态的起动时的运动方法的一例。该图的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为高负载。另外，该图与燃烧嘴示意图一起，上层表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化，下层表示向先导燃烧嘴31以及主燃烧嘴32的内周的燃料喷嘴21以及外周的燃料喷嘴22、23供给的燃料气体燃料的流量变化。燃烧嘴示意图中表示的内周燃烧嘴F11是先导燃烧嘴31的内周燃烧嘴(对应燃料喷嘴21)，外周燃烧嘴F12是先导燃烧嘴31的外周燃烧嘴(对应燃料喷嘴22、23)。另外，关于主燃烧嘴32，将在圆周方向上隔一个的3个作为第一组，将剩余的3个作为第二组。内周燃烧嘴F21是第一组的主燃烧嘴32的内周燃烧嘴(对应燃料喷嘴21)，外周燃烧嘴F22是第一组的主燃烧嘴32的外周燃烧嘴(对应燃料喷嘴22、23)。内周燃烧嘴F31是第二组的主燃烧嘴32的内周燃烧嘴(对应燃料喷嘴21)，外周燃烧嘴32是第二组的主燃烧嘴32的外周燃烧嘴(对应燃料喷嘴22、23)。

本实施方式的起动步骤除了将第一实施方式说明的4个步骤(1)-(4)中的步骤(1)分为两阶段的步骤(1A)、(1B)的方面以外，与第一实施方式相同。关于步骤(1A)、(1B)在以下说明。如果完成以下的步骤(1A)、(1B)，则与第一实施方式相同地执行步骤(2)-(4)。并且，本实施方式中，在起动用燃料用中配置3个燃料控制阀65A-65C，在步骤(2)-(4)中，燃料控制阀65A-65C同样地控制。在该主燃料用中配置3个燃料控制阀66A-66C，在步骤(2)-(4)中，燃料控制阀66A-66C同样地控制。

步骤(1A)

利用起动用电机7使燃气轮机的转子开始旋转，如果燃气轮机的负载上升至满足可点火条件的设定值L0A，则控制器70执行步骤(1A)。在该步骤中，控制器70输出向燃料切断阀62以及燃料控制阀64、65A、65B的信号S2、S4、S5A、S5B(图11)，在打开燃料切断阀62的同时打开燃料控制阀64、65A、65B，例如以预定增加率提高开度。由此，从内周燃烧嘴F11、F21喷出起动用燃料f1并点火，以预定的增加率增加起动用燃料f1而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料切断阀63以及燃料控制阀65、65C、66A-66C关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、65A-65C、66A-66C的开度。

步骤(1B)

如果燃气轮机的负载上升至设定值L0B(L0A＜L0B＜L1),则控制器70执行步骤(1B)。在该步骤中，控制器70输出向燃料切断阀62以及燃料控制阀64、65A-65C的信号S2、S4、S5A-S5C(图11)，重新打开燃料控制阀65C，例如以预定增加率提高燃料控制阀64、65A-65C的开度。由此，从内周燃烧嘴F11-F31喷出起动用燃料f1，以预定增加率增加而提高燃气轮机的负载。该期间，燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66A-66C关闭。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、65A-65C、66A-66C的开度。

图14是第四实施方式的燃烧器的运转方法(停止时)的说明图。该图与第一实施方式的图4对应。用图14说明从额定负载至完成的起动时的运转方法的一例。该图的横轴是燃气轮机的负载，越往右侧越为低负载。另外，该图与燃烧嘴示意图一起，上层表示起动用燃料f1与主燃料f2的流量变化，下层表示向先导燃烧嘴31以及主燃烧嘴32的内周的燃料喷嘴21以及外周的燃料喷嘴22、23供给的气体燃料的流量变化。

本实施方式的停止步骤除了将第一实施方式中说明的4个步骤(5)-(8)中的步骤(8)分为两阶段的步骤(8A)、(8B)的方面以外，与第一实施方式相同。关于步骤(8A)、(8B)在以下说明。如果与第一实施方式相同地执行步骤(5)-(7)，则执行以下的步骤(8A)、(8B)。并且，本实施方式中，在起动用燃料用中配置3个燃料控制阀65A-65C，但在步骤(5)-(7)中，燃料控制阀65A-65C同样地控制。在该主燃料用中配置3个燃料控制阀66A-66C，但在步骤(5)-(7)中，燃料控制阀66A-66C同样地控制。

步骤(8A)

如果完成步骤(7)而燃气轮机的负载下降至第六设定值L6A(＜L5)，则控制器70向燃料切断阀62以及燃料控制阀64、65A-65C输出信号S2、S4、S5A-S5C(图11)执行步骤(8A)。在该步骤中，控制器在打开燃料切断阀62的状态下例如以预定增加率降低燃料控制阀64、65A-65C的开度。该期间，燃料切断阀63以及燃料控制阀65、66A-66C关闭而成为起动用燃料f1的专烧状态。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、65A-65C、66A-66C的开度。

步骤(8B)

如果燃气轮机的负载进一步下降至设定值L6B(＜L6A)，则控制器70向燃料切断阀62以及燃料控制阀64、65A、65B输出信号S2、S4、S5A、S5B(图11)执行步骤(8B)。在该步骤中，控制器70在打开燃料切断阀62的状态下例如以预定增加率将燃料控制阀64、65A、65B的开度降低至零，在该过程中燃烧器3处理，完成停止运转。该期间，燃料切断阀63以及燃料控制阀65、65C、66A-66C关闭，起动用燃料f1的喷射燃烧嘴减少为内周燃烧嘴F11、F21的两个。在操作员调整燃料流量的情况下，如上述用操作装置(未图示)手动操作燃料切断阀62、63以及燃料控制阀64、65、65A-65C、66A-66C的开度。

-效果-

通过适当地在先导燃烧嘴31以及主燃烧嘴32中适用第一-第三实施方式的燃烧嘴结构而构成复合燃烧嘴，即使将大容量的燃气轮机作为对象也能得到与各实施方式相同的效果或将这些实施方式组合的效果。