特許 6255923 燃焼装置、ガスタービン及び発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6255923

(24)【登録日】2017年12月15日

(45)【発行日】2018年1月10日

(54)【発明の名称】燃焼装置、ガスタービン及び発電装置

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/34 20060101AFI20171227BHJP

   F23R 3/36 20060101ALI20171227BHJP

   F02C 3/30 20060101ALI20171227BHJP

   F23R 3/00 20060101ALI20171227BHJP

   F23R 3/30 20060101ALI20171227BHJP

   F02C 6/00 20060101ALI20171227BHJP

【ＦＩ】

   F23R3/34

   F23R3/36

   F02C3/30 Z

   F23R3/00 Z

   F23R3/30

   F02C6/00 B

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-233123(P2013-233123)

(22)【出願日】2013年11月11日

(65)【公開番号】特開2015-94496(P2015-94496A)

(43)【公開日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年9月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 慎太朗

(72)【発明者】

【氏名】加藤 壮一郎

(72)【発明者】

【氏名】藤森 俊郎

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 司

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０３６９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３０３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０１９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０３６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２５７１２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ３／３０

Ｆ０２Ｃ ６／００

Ｆ２３Ｒ ３／００

Ｆ２３Ｒ ３／３０

Ｆ２３Ｒ ３／３４

Ｆ２３Ｒ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼器で多段燃焼を行う燃焼装置であって、
少なくとも最終段燃焼燃焼用の燃料としてアンモニアを前記燃焼器に供給するアンモニア供給装置と、
該アンモニア供給装置がアンモニアを供給する段より前の段用に所定の燃料を前記燃焼器に供給する他燃料供給装置と、
を具備し、
前記燃料は、理論空燃比よりも酸素が多い状態で燃焼される
ことを特徴とする燃焼装置。

【請求項2】

前記多段燃焼は２段燃焼であって、
前記他燃料供給装置は、第１段燃焼用に所定の燃料を前記燃焼器に供給し、
前記アンモニア供給装置は、アンモニアを第２段燃焼用の燃料として前記燃焼器に供給することを特徴とする請求項１記載の燃焼装置。

【請求項3】

前記燃焼器は、内部空間の上流側が第１段燃焼用の領域（第１段燃焼領域）であり、下流側が第２段燃焼用の領域（第２段燃焼領域）であることを特徴とする請求項２記載の燃焼装置。

【請求項4】

前記内部空間には、アンモニア供給の前段とアンモニア供給段との間に絞り部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の燃焼装置。

【請求項5】

前記第１段燃焼用に燃料と空気とを予混合する予混合部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼装置。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃焼装置を備えるガスタービン。

【請求項7】

前記第１段燃焼用の第１燃焼器と前記第２段燃焼用の第２燃焼器とを備える請求項２記載の燃焼装置と、
前記第１燃焼器の排ガスによって駆動される第１タービンと、
前記第２燃焼器の廃熱によって駆動される第２タービンとを備え、
前記第２燃焼器には前記第１タービンの排ガスが供給されることを特徴とするガスタービン。

【請求項8】

請求項６または７記載のガスタービンで発電機を駆動することを特徴とする発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼装置、ガスタービン及び発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼におけるＮＯｘ低減技術には種々のものがあるが、大別すると燃焼器内でＮＯｘ低減を図るものと、燃焼器外でＮＯｘ低減を図るものとがある。前者の一例としては、燃料濃度を下げることによって燃焼温度の低減を図るもの、燃焼器内に水蒸気を噴射して燃焼温度の低減を図るもの、また触媒を用いるもの等がある。また、後者の一例としては、アンモニア触媒還元法、無触媒還元法、酸化還元法等がある。例えば下記特許文献１には、燃焼器内に水蒸気を噴射して燃焼温度の低減を図るガスタービン燃焼器が記載され、一方、下記特許文献２には、ディーゼルエンジン等の排ガスに含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）をアンモニアガスの存在下で触媒を用いて還元する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０９−１１９６３８号公報

【特許文献2】特表２０１０−５１９０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、燃焼器外でＮＯｘを低減する技術は、燃焼器以外にＮＯｘを低減させる機器が必要となるので、燃焼装置のコスト高を招く虞がある。したがって、コスト面を重要視すると、燃焼器内でＮＯｘを低減させることが好ましい。

【0005】

しかしながら、燃焼器内でＮＯｘを低減する技術においても、燃焼器内に水蒸気を噴射する技術は、燃焼器に水蒸気を供給する機器が必要なので、燃焼器外でＮＯｘを低減する技術と同様に燃焼装置のコスト高を招く虞がある。また、燃料濃度を下げる技術は、コスト面で有利であるが、一般に火炎の保炎性能が低下するので、例えばエンジンのように燃焼装置を用いて動力を発生させる用途においては、動力の出力範囲が制限されるという問題がある。また、触媒を用いる技術では、触媒として白金やパラジウム等のレアメタルを用いるので、触媒が高価であり、また定期的な触媒交換が必要なのでメンテナンスが煩雑かつコスト高を招くという問題がある。

【0006】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、従来よりも簡便なＮＯｘ低減技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明では、燃焼装置に係る第１の解決手段として、燃焼器で多段燃焼を行う燃焼装置であって、少なくとも最終段燃焼燃焼用の燃料としてアンモニアを前記燃焼器に供給するアンモニア供給装置と、該アンモニア供給装置がアンモニアを供給する段以外の段用に所定の燃料を前記燃焼器に供給する他燃料供給装置とを具備する、という手段を採用する。

【0008】

本発明では、燃焼装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記多段燃焼は２段燃焼であって、前記他燃料供給装置は、第１段燃焼用に所定の燃料を前記燃焼器に供給し、前記アンモニア供給装置は、アンモニアを第２段燃焼用の燃料として前記燃焼器に供給する、という手段を採用する。

【0009】

本発明では、燃焼装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、燃焼器は、内部空間の上流側が第１段燃焼用の領域（第１段燃焼領域）であり、下流側が第２段燃焼用の領域（第２段燃焼領域）である、という手段を採用する。

【0010】

本発明では、燃焼装置に係る第４の解決手段として、上記第３の解決手段において、内部空間には、アンモニア供給の前段とアンモニア供給段との間に絞り部が形成されている、という手段を採用する。

【0011】

本発明では、燃焼装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記第１段燃焼用に燃料と空気とを予混合する予混合部を備える、という手段を採用する。

【0012】

本発明では、ガスタービンに係る第１の解決手段として、上記第１〜第５のいずれかの解決手段に係る燃焼装置を備える、という手段を採用する。

【0013】

本発明では、ガスタービンに係る第２の解決手段として、第１段燃焼用の第１燃焼器と第２段燃焼用の第２燃焼器とを備える第1の解決手段に係る燃焼装置と、第１燃焼器の排ガスによって駆動される第１タービンと、第２燃焼器の排ガスによって駆動される第２タービンとを備え、第２燃焼器には第１タービンの排ガスが供給される、という手段を採用する。

【0014】

本発明では、発電装置に係る解決手段として、第１または第２の解決手段に係るガスタービンで発電機を駆動する、という手段を採用する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、第１段燃焼で高温排ガスを発生させ、当該高温排ガスの熱を利用して第２段燃焼でアンモニアを燃焼させるだけでよいので、従来よりも簡便なＮＯｘ低減技術を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第１実施形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る燃焼装置のＮＯｘ低減効果を示す特性図である。

【図3】本発明の第１実施形態において、燃焼器へのアンモニアの供給形態を示す第１の模式図である。

【図4】本発明の第１実施形態において、燃焼器へのアンモニアの供給形態を示す第２の模式図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る発電装置の構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
最初に第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る発電装置は、図１に示すようにガスタービン１と発電機２とを備えている。すなわち、この発電装置は、ガスタービン１の動力で発電機２を駆動させるタイプのものである。上記ガスタービン１は、周知のように燃料を燃焼させて得られた高圧排ガスによって回転動力を発生させる内燃機関であり、発電機２を駆動する。発電機２は、ガスタービン１によって駆動されることによって、所定の交流電力（例えば三相交流電力）を外部に出力する。

【0018】

上記ガスタービン１は、圧縮機（コンプレッサー）１ａ、予混合部１ｂ、燃焼チャンバ１ｃ、タービン１ｄ、天然ガス供給装置１ｅ及びアンモニア供給装置１ｆ（他燃料供給装置）を備えている。なお、これら各構成要素のうち、予混合部１ｂ及び燃焼チャンバ１ｃは、本実施形態における燃焼器Ｃを構成し、また圧縮機１ａ、燃焼器Ｃ、天然ガス供給装置１ｅ及びアンモニア供給装置１ｆは、本実施形態における燃焼装置（符号略）を構成している。

【0019】

圧縮機１ａは、回転軸がタービン１ｄの出力軸と軸結合した軸流式の回転式圧縮機であり、タービン１ｄによって回転駆動させることによって大気から取り込んだ空気を圧縮して予混合部１ｂに供給する。すなわち、圧縮機１ａは、燃焼器Ｃにおいて燃料の燃焼に供される所定圧力の圧縮空気を生成して予混合部１ｂに供給する。なお、圧縮機１ａにおける空気の圧縮比は、燃焼器Ｃの仕様に応じて適宜設定される。

【0020】

燃焼器Ｃは、燃焼チャンバ１ｃの前段に予混合部１ｂを備えるものである。この予混合部１ｂは、圧縮機１ａから供給された圧縮空気を天然ガス供給装置１ｅから供給された天然ガスと混合させる機能部であり、当該混合によって得られたリーン状態の予混合ガス（希薄予混合ガス）を燃焼チャンバ１ｃに供給する。この希薄予混合ガスは、空燃比（空気質量を燃料質量で割った無次元数）が理論空燃比（混合ガス中の酸素と燃料が過不足なく反応するときの空燃比）よりも大きな値、つまり燃料が酸素に対して薄い状態（リーン状態）である。

【0021】

燃焼チャンバ１ｃは、２段燃焼方式（追い炊き方式ともいう。）に対応したものであり、内部空間（燃焼空間）が第１段燃焼領域Ｒ１と第２段燃焼領域Ｒ２とを有する。第１段燃焼領域Ｒ１は、予混合部１ｂから供給される希薄予混合ガスの流れ方向において上流側に位置し、予混合部１ｂから供給された希薄予混合ガスを燃焼（第１段燃焼）させる。一方、第２段燃焼領域Ｒ２は、上記希薄予混合ガスの流れ方向において下流側に第１段燃焼領域Ｒ１と隣接しており、アンモニア供給装置１ｆから燃料として供給されるアンモニアを燃焼（第２段燃焼）させる。

【0022】

すなわち、上記第１段燃焼領域Ｒ１では、希薄予混合ガス中の天然ガスが当該希薄予混合ガス中に含まれる酸素を酸化剤として燃焼（第１段燃焼）し、第２段燃焼領域Ｒ２では、第１段燃焼で生成された高温排ガス中の残存酸素を酸化剤としてアンモニアが燃焼（第２段燃焼）する。この第２段燃焼で生成された高温高圧排ガスは、燃焼チャンバ１ｃからタービン１ｄに供給される。

【0023】

ここで、アンモニアは一般的に燃焼はするものの燃焼性が低い（燃焼しにくい）物質として知られているが、上記第２段燃焼では、第１段燃焼で生成された高温排ガスによる高温雰囲気（例えば６００℃以上）によってアンモニアを安定的に燃焼（酸化）させることができる。また、アンモニアは、還元作用を有する物質としても知られている。

【0024】

タービン１ｄは、燃焼チャンバ１ｂから供給される高温高圧排ガスを駆動流体として回転する軸流式タービンである。このタービン１ｄの出力軸は、上述したように圧縮機１ａの回転軸に軸結合し、また発電機２の回転軸にも軸結合している。このタービン１ｄは、高温高圧排ガスによって回転動力を発生させて発電機２を駆動する。上記高温高圧排ガスは、タービン１ｄによって動力回収されることにより、圧力及び温度が低下した排ガスとしてタービン１ｄから排出される。なお、このタービン１ｄから排出される排ガスは、必要に応じて排ガス処理された後に大気に放出される。

【0025】

天然ガス供給装置１ｅは、所定流量の天然ガスを燃焼として予混合部１ｂに供給する装置である。アンモニア供給装置１ｆは、所定流量のアンモニアを燃焼として燃焼チャンバ１ｃに供給する装置である。このような天然ガス供給装置１ｅにおける天然ガスの流量及びアンモニア供給装置１ｆにおけるアンモニアの流量は、図示しない制御装置によって適宜制御される。

【0026】

次に、このように構成された発電装置の動作、特にガスタービン１の動作について、図２をも参照して詳しく説明する。

【0027】

本実施形態に係るガスタービン１では、圧縮機１ａで生成された圧縮空気が燃焼器Ｃの予混合部１ｂにおいて天然ガスと混合されて希薄予混合ガスが生成される。そして、この希薄予混合ガスは、予混合部１ｂから燃焼チャンバ１ｃの第１段燃焼領域Ｒ１に供給され、当該第１段燃焼領域Ｒ１で着火させることにより第１段燃焼する。

【0028】

上記希薄予混合ガスは、リーン状態の予混合ガスとして予混合部１ｂで生成されてものなので、第１段燃焼によって得られる高温排ガスには残存酸素が含まれる。この残存酸素を含む高温排ガスは、第１段燃焼領域Ｒ１から隣接する第２段燃焼領域Ｒ２に速やかに供給され、アンモニアを燃料として第２段燃焼する。

【0029】

第１段燃焼によって発生する高温排ガスは残存酸素を含むと共にアンモニアを安定的に燃焼させるために必要十分な温度（例えば６００℃以上）の高温ガスである。換言すると、第１段燃焼は、第２段燃焼においてアンモニアを安定的に燃焼させるために必要十分な温度が得られるように燃焼条件が設定される。これによって、一般的に燃焼はするものの難燃性の物質として知られるアンモニアを第２段燃焼領域Ｒ２において確実に燃焼させることができる。

【0030】

そして、第２段燃焼によって発生する排ガスは、圧縮空気、第１段燃焼及び第２段燃焼によって得られたものなので、高温かつ高圧のガスであり、タービン１ｄを駆動するのに十分な運動エネルギーを有している。このような第２段燃焼によって得られた高温高圧排ガスは、燃焼チャンバ１ｃからタービン１ｄに駆動流体として供給されてタービン１ｄを駆動する。すなわち、タービン１ｄは、燃焼チャンバ１ｃから供給される高温高圧排ガスによって駆動されることによって、軸結合された発電機２を動力する。この結果、発電機２は電力を外部に出力する。

【0031】

ここで、図２は、第１実施形態における燃焼装置のＮＯｘ低減効果を示す特性図（シミュレーション結果）である。すなわち、この特性図は、第２段燃焼における燃焼温度（２段目温度：横軸）とＮＯｘ低減率（縦軸）との関係を示すものである。縦軸のＮＯｘ低減率は、第２段燃焼後の高温高圧排ガスに含まれるＮＯｘ濃度から第１段燃焼後の高温排ガスに含まれるＮＯｘ濃度を差し引いた値（差分）をＮＯｘ濃度から第１段燃焼後の高温排ガスに含まれるＮＯｘ濃度で除算した値である。なお、このシミュレーション結果を得るために設定したシミュレーション条件（計算条件）は以下の通りである。

【0032】

〔計算条件〕
（１）第１段燃焼の模擬排ガス（酸素濃度(dry)：１６．３％、ＮＯｘ（１６%Ｏ_２換算）：４７９ppm）
（２）滞留時間：１０msec
（３）圧力：２０気圧
（４）アンモニア（ＮＨ_３）投入量：ＮＯｘに対して体積で２倍
（５）計算方法：模擬排ガスとNH3混合気を入口ガスとし、ＰＳＲ（Perfectly Stirred Reactor）モデル計算。
（６）反応機構：「Naik, C. V., W. Pitz, et al. (2005) "Detailed Chemical Kinetic Modeling of Surrogate Fuels for Gasoline and Application to an HCCI Engine" SAE 2005-01-3741」をベースとした炭化水素と窒素酸化物の反応を対象とした構詳細素反応機構。
（７）反応器温度を定温とし、第２段燃焼の温度範囲を６００℃〜１４００℃とした。

【0033】

この図２に示すように、アンモニアは、第２段燃焼における燃料して機能するだけではなく、第１段燃焼によって発生する高温排ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を低減させる機能を有する。すなわち、図２の特性図によれば、第２段燃焼における燃焼温度（２段目温度）が比較的低い場合には、ＮＯｘ低減率は、正の値つまり第１段燃焼で発生する高温排ガスのＮＯｘ量よりも高い値となるが、２段目温度が比較的高い場合、つまり１３００℃強より高い場合には、不の値つまり第１段燃焼で発生する高温排ガスのＮＯｘ量よりも低い値となる。例えば、２段目温度が１４００℃の場合、３０％を超えるＮＯｘ低減率を得ることができる。

【0034】

この特性図に従えば、第２段燃焼における燃焼温度が１３００℃強より高くなるようにアンモニアの流量を設定することにより、第１段燃焼で発生する高温排ガスのＮＯｘ量を低減させることができる。すなわち、第１段燃焼によって得られる高温排ガスの温度が十分に高いので、またアンモニアの流量を調節することにより、第２段燃焼における燃焼温度を１３００℃強より高くすることが十分に可能であり、よって第１段燃焼で発生する高温排ガスのＮＯｘ量を十分に低減させることができる。

【0035】

例えば、第１実施形態では第２段燃焼における燃焼温度が１３５０℃となるようにアンモニア供給装置１ｆから燃焼チャンバ１ｃの第２段燃焼領域Ｒ２に供給するアンモニアの流量を設定することにより、約−１０％のＮＯｘ低減率を得る。したがって、本第１実施形態によれば、アンモニアをガスタービン１の燃焼器Ｃ内で燃焼させるだけでよいので、極めて簡便にＮＯｘを低減することができる。なお、このようなアンモニアの燃焼によるＮＯｘ低減効果は、アンモニアが本来的に有する還元作用に起因するものである。

【0036】

なお、本発明は上記第１実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１実施形態では、燃焼チャンバ１ｃ内に第１段燃焼領域Ｒ１と第２段燃焼領域Ｒ２とを有する設けるようにを有する燃焼器Ｃを採用したが、本発明はこれに限定されない。第１段燃焼領域Ｒ１用の燃焼チャンバ（第１燃焼チャンバ）と第２段燃焼領域Ｒ２用の燃焼チャンバ（第１燃焼チャンバ）とを個別に備える燃焼器を採用してもよい。

【0037】

（２）また、上記第１実施形態における燃焼チャンバ１ｃへのアンモニアの供給形態として、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すものが考えられる。図３（ａ）に示す形態は、希薄予混合ガスの流れ方向（図面の右方法）における略中間部位にアンモニア噴射用のノズルＮを燃焼チャンバ１ｃの中心に向けると共に下流側に傾けて複数設けることにより、第２段燃焼領域Ｒ２に向けてアンモニアを噴射するものである。

【0038】

図３（ｂ）に示す形態は、上記図３（ａ）の形態において、第１段燃焼領域Ｒ１と第２段燃焼領域Ｒ２との間に、絞り部Ｓ、つまり流路面積が局所的に狭く設定された部位を設けた燃焼チャンバ１ｇを備えるものである。この形態によれば、第１段燃焼で発生した高温排ガスの流速を図３（ａ）の形態よりも速くすることができるので、第２段燃焼領域Ｒ２における高温排ガスとアンモニア（燃料）との混合をより促進することができる。

【0039】

（３）上記第１実施形態では、予混合部１ｂで希薄予混合ガスを生成したが、本発明はこれに限定されない。予混合部１ｂにおいて燃料が酸素に対して濃い状態（リッチ状態）の予混合ガス（燃料過濃予混合ガス）を生成してもよい。ただし、この場合には第２段燃焼用の酸素を確保するために、図４（ａ）に示すようにアンモニアに希釈空気を混合して各ノズルＮから第２段燃焼領域Ｒ２に噴射する必要がある。なお、この場合には、アンモニアと希釈空気とを個別に設けた専用ノズルで第２段燃焼領域Ｒ２に噴射してもよい。

【0040】

また、燃料過濃予混合ガスをターンフロー型の燃焼器用に供給する場合には、図４（ｂ）に示すように、外側チャンバＴ１内に設けられる内側チャンバＴ２の周面に開口Ｈを形成すると共に当該開口Ｈの周りに仕切り板Ｐを設け、この仕切り板Ｐに各ノズルＮの先端を開口させると共に各ノズルＮにアンモニアを供給する。このような構成を採用することにより、濃密な空気ではなく希釈空気をアンモニアと共に各ノズルＮ及び各開口Ｈを介して第２段燃焼領域Ｒ２に噴射させることができる。

【0041】

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、これら図面において、第１実施形態の構成要素と同一の構成要素には同一符合を付している。

【0042】

第２実施形態に係る発電装置は、図５に示すようにガスタービン１Ａ、発電機２、廃熱回収ボイラ３（第２燃焼器）、アンモニア供給装置１ｆ、第２タービン４及び第２発電機５を備えている。また、上記ガスタービン１Ａは、圧縮機（コンプレッサー）１ａ、予混合部１ｂ、燃焼チャンバ１ｈ、タービン１ｄ（第１タービン）及び天然ガス供給装置１ｅを備えている。第２実施形態では予混合部１ｂ及び燃焼チャンバ１ｈによって燃焼器Ｃ１（第１燃焼器）が構成されている。さらに、本実施形態では、燃焼器Ｃ１（第１燃焼器）、天然ガス供給装置１ｅ、廃熱回収ボイラ３及びアンモニア供給装置１ｆによって燃焼装置が構成されている。

【0043】

すなわち、第２実施形態に係る発電装置は、ガスタービン１Ａの動力で発電機２を駆動すると共に第２動力装置の動力で第２発電機５を駆動する。発電機２は、ガスタービン１Ａによって駆動されることによって所定の交流電力（例えば三相交流電力）を外部に出力し、第２発電機５は第２動力装置によって駆動されることによって所定の交流電力（例えば三相交流電力）を外部に出力する。

【0044】

燃焼チャンバ１ｈは、単一の燃焼空間を有するものであり、予混合部１ｂから供給された希薄予混合ガスに着火して燃焼させ、当該燃焼によって発生した高温高圧排ガスをタービン１ｄに供給する。すなわち、燃焼器Ｃ１は、燃焼空間が１つの単室型燃焼器である。タービン１ｄは、燃焼チャンバ１ｈから供給された高温高圧排ガスを駆動流体として取り込むことにより発電機２を駆動すると共に、圧力及び温度が低下した排ガスを廃熱回収ボイラ３に排出する。

【0045】

廃熱回収ボイラ３は、燃焼器と熱交換器との機能を併せ持つものである。すなわち、この廃熱回収ボイラ３は、タービン１ｄから供給された排ガスの存在下で燃料であるアンモニアを燃焼させることによって熱を発生させ、当該熱によって外部から供給された水を加熱することにより高温高圧の水蒸気を発生させる。廃熱回収ボイラ３は、この高温高圧水蒸気を第２タービン４に駆動流体として供給する一方、排ガスを排ガス処理した後に大気に放出（排気）する。

【0046】

ここで、タービン１ｄから廃熱回収ボイラ３に供給される排ガスは、タービン１ｄによって動力回収されることにより燃焼チャンバ１ｈからタービン１ｄに供給される高温高圧排ガスよりも低温であるが、廃熱回収ボイラ３でアンモニアを安定的に燃焼させるのに十分な温度（例えば６００℃以上）を有している。換言すると、燃焼チャンバ１ｈにおける燃焼は、廃熱回収ボイラ３においてアンモニアを安定的に燃焼させるために必要十分な温度が得られるように燃焼条件が設定される。

【0047】

アンモニア供給装置１ｆは、このような蒸気発生器３に対してアンモニアを燃料として供給する。第２タービン４は、軸流式の蒸気タービンであり、蒸気発生器３から供給された高温高圧水蒸気を駆動流体として取り込むことにより第２発電機５を駆動すると共に、圧力及び温度が低下した排ガスを外部に排出する。

【0048】

第１実施形態に係る発電装置は、２段燃焼方式の燃焼器Ｃを採用することによりガスタービン１内で第１段燃焼及び第２段燃焼を行うが、第２実施形態に係る発電装置では、ガスタービン１Ａの燃焼チャンバ１ｈで第１段燃焼を行い、ガスタービン１Ａとは別に設けた蒸気発生器３で第２段燃焼を行う。すなわち、第２実施形態に係る発電装置では、ガスタービン１Ａで天然ガスを燃焼（第１段燃焼）させることによってタービン１ｄで動力を発生させ、さらに蒸気発生器３でアンモニアを燃焼（第２段燃焼）させることによって第２タービン４で動力を発生させる。

【0049】

このような第２実施形態に係る発電装置によれば、燃焼チャンバ１ｈで得られた高温高圧排ガスの温度がタービン１ｄによって低下するものの、廃熱回収ボイラ３に供給するアンモニアの流量を調節することにより廃熱回収ボイラ３における燃焼温度を１３００℃強に設定することが十分に可能であり、よってガスタービン１Ａで得られる排ガスのＮＯｘを低減させることができる。

【0050】

なお、本発明は、上記第１、第２実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記第１実施形態では２段燃焼方式の燃焼器Ｃを採用し、第２実施形態では２段燃焼方式の燃焼器Ｃ１（第１燃焼器）と廃熱回収ボイラ３（第２燃焼器）とのよって２段燃焼を実現するように構成したが、本発明は、このような２段燃焼に限定されない。燃焼器を２段以上の多段燃焼を行うように構成し、少なくとも最終段燃焼用にアンモニアを燃料として供給し、当該アンモニアを供給する段以外の段用に天然ガス等の所定の燃料を供給してもよい。

【0051】

例えば３段燃焼を採用する場合には、第１段燃焼において天然ガスを燃焼させ、第２段燃焼及び第３段燃焼においてアンモニアを燃焼させること、あるいは第１段燃焼及び第２段燃焼において天然ガスを燃焼させ、最終段燃焼である第３段燃焼においてアンモニアを燃焼させることが考えられる。

【0052】

（２）上記第１、第２実施形態では、本願発明に係る燃焼装置をガスタービン１，１Ａ（内燃機関）に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本願発明に係る燃焼装置をガスタービン１，１Ａ以外の内燃機関に適用してもよい。

【0053】

（３）上記第１、第２実施形態では、第１段燃焼用の燃料として天然ガスを用いたが、本発明はこれに限定されない。天然ガス以外の燃料を採用してもよい。

【0054】

（４）上記第１、第２実施形態では、第２段燃焼の燃焼温度をアンモニアの供給量を調整することによってＮＯｘを低減し得る温度に設定したが、本発明はこれに限定されない。天然ガスの流量を調節することにより第１段燃焼の燃焼温度を調節して第２段燃焼の燃焼温度をアンモニアの供給量を調整することによってＮＯｘを低減し得る温度に設定してもよい。

【0055】

（５）上記第１、第２実施形態では、圧縮機１ａとして軸流式の回転式圧縮機を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば遠心式の回転式圧縮機を用いてもよい。

【符号の説明】

【0056】

１，１Ａ ガスタービン、１ａ 圧縮機、１ｂ 予混合部、１ｃ，１ｇ，１ｈ 燃焼チャンバ、１ｄ タービン（第１タービン）、１ｅ 天然ガス供給装置（他燃料供給装置）、１ｆ アンモニア供給装置、２ 発電機、３ 廃熱回収ボイラ（第２燃焼器）、４ 第２タービン、５ 第２発電機、Ｃ 燃焼器、Ｃ１ 燃焼器（第１燃焼器）、Ｒ１ 第１段燃焼領域、Ｒ２ 第２段燃焼領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】