(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023138381
(43)【公開日】2023-10-02
(54)【発明の名称】燃焼器用の燃料供給システム
(51)【国際特許分類】
F02C 7/224 20060101AFI20230922BHJP
F02C 7/228 20060101ALI20230922BHJP
F23R 3/34 20060101ALI20230922BHJP
F23R 3/28 20060101ALI20230922BHJP
F01K 23/10 20060101ALI20230922BHJP
F01K 17/02 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
F02C7/224
F02C7/228
F23R3/34
F23R3/28 A
F01K23/10 T
F01K17/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023031753
(22)【出願日】2023-03-02
(31)【優先権主張番号】17/697,285
(32)【優先日】2022-03-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】390041542
【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(72)【発明者】
【氏名】ミランダ、カルロス
(72)【発明者】
【氏名】ヒューズ、マイケル ジョン
【テーマコード（参考）】
3G081
【Ｆターム（参考）】
3G081BA02
3G081BA11
3G081BB00
3G081BC07
3G081BD00
(57)【要約】 （修正有）
【課題】水素などの代替燃料を燃焼させるための適応性があり効率的な燃焼システムを可能にする燃焼器用燃料供給システムを提供する。
【解決手段】ガスタービン燃焼システム４００は、燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成された少なくとも２つの噴射段４０２、４１４、４１６、４１８、４２０を有する燃焼器を含む。燃料供給回路４０４は、少なくとも２つの噴射段と流体連通しており、燃料供給部４０６から噴射段に燃料を供給する。燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、各枝路は、対応する噴射段に流体的に結合される。ガスタービン燃焼システム４００は、熱流体供給部４１２に流体的に結合された少なくとも１つの熱交換器４１０を更に含む。それぞれの熱交換器４１０は、少なくとも２つの枝路のうちの少なくとも１つの枝路に熱的に連通するように配置され、それぞれの枝路内の燃料の温度を変更する。
【選択図】図４
【解決手段】ガスタービン燃焼システム４００は、燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成された少なくとも２つの噴射段４０２、４１４、４１６、４１８、４２０を有する燃焼器を含む。燃料供給回路４０４は、少なくとも２つの噴射段と流体連通しており、燃料供給部４０６から噴射段に燃料を供給する。燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、各枝路は、対応する噴射段に流体的に結合される。ガスタービン燃焼システム４００は、熱流体供給部４１２に流体的に結合された少なくとも１つの熱交換器４１０を更に含む。それぞれの熱交換器４１０は、少なくとも２つの枝路のうちの少なくとも１つの枝路に熱的に連通するように配置され、それぞれの枝路内の燃料の温度を変更する。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスタービン燃焼システム（４００、５００）であって、
少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）を含む燃焼器（１８）であって、各噴射段は、前記燃焼器（１８）の燃焼室（１７０）に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器（１８）、
少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）と流体連通し、第１の燃料供給部（２５０、２５２、２５４、４０６、５０６）から前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）に燃料を供給する燃料供給回路（４０４、５０４）であって、前記燃料供給回路（４０４、５０４）は、少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）を含み、前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）の各々の枝路は、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路（４０４、５０４）、及び
熱流体供給部（４１２、４４８、５１３、５１９）に流体的に結合された少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）であって、前記少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）の第１の熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）のうちの第１の枝路に熱的に連通するように配置され、前記第１の枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）内の燃料の温度を変更する、少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）
を含む、ガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）を含む燃焼器（１８）であって、各噴射段は、前記燃焼器（１８）の燃焼室（１７０）に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器（１８）、
少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）と流体連通し、第１の燃料供給部（２５０、２５２、２５４、４０６、５０６）から前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）に燃料を供給する燃料供給回路（４０４、５０４）であって、前記燃料供給回路（４０４、５０４）は、少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）を含み、前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）の各々の枝路は、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路（４０４、５０４）、及び
熱流体供給部（４１２、４４８、５１３、５１９）に流体的に結合された少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）であって、前記少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）の第１の熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）のうちの第１の枝路に熱的に連通するように配置され、前記第１の枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）内の燃料の温度を変更する、少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）
を含む、ガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項2】
前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）は、前記燃焼器（１８）の軸方向中心線（２７０）に対して互いに軸方向に間隔を空けて配置されている、請求項１に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項3】
前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第１の噴射段（４１４）が、端部カバー（１４２）に取り付けられた燃料ノズル（１４０）であって、燃料の第１の流れを前記燃焼器（１８）の一次燃焼領域（１７２）に噴射するよう構成された燃料ノズル（１４０）であり、燃焼ライナ（１４６）が、前記燃料ノズル（１４０）から下流に後方フレーム（２１８）まで延在し、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）の第２の噴射段（４１６）が、前記燃焼ライナ（１４６）に結合された噴射器（２００、２０４）であって、前記燃料ノズル（１４０）の下流に配置された噴射器（２００、２０４）であり、前記噴射器（２００、２０４）は、前記燃料の第２の流れを前記燃焼器（１８）の二次燃焼領域（１７４）に噴射するように構成される、請求項２に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項4】
前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）は、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第１の噴射段（４１４）に流体的に結合された前記第１の枝路（４２４）と、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第２の噴射段（４１６）に流体的に結合された第２の枝路（４２６）とを含む、請求項１に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項5】
前記第２の枝路（４２６）は、前記第１の熱交換器（４３４）の下流において、前記第１の枝路（４２４）から延在する、請求項４に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項6】
前記燃料供給回路（４０４、５０４）は、前記第１の燃料供給部（４０６、５０６）に流体的に結合された第３の枝路（４２８）であって、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第３の噴射段（４１８）まで延在する第３の枝路（４２８）を含む、請求項４に記載のガスタービン燃焼装置（４００、５００）。
【請求項7】
前記燃料供給回路（５０４）は、前記第１の枝路（５２４）と、前記第２の枝路（５２６）及び前記第３の枝路（５２８）のうちの一方の枝路との間に延在するバイパスライン（５５４）を含む、請求項６に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの熱交換器（４１０、４３４、４３６、４３８、４４０、５１５、５１７）は、前記第１の枝路（４２４）に熱的に連通するように配置された前記第１の熱交換器（４３４）と、前記第２の枝路（４２６）に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器（４３６）と、前記第３の枝路（４２８）に熱的に連通するように配置された第３の熱交換器（４３８）とを含む、請求項６に記載のガスタービン燃焼システム（４００，５００）。
【請求項9】
前記少なくとも２つの枝路（４０８、４２４、４２６、４２８、４３０、５２４、５２６、５２８）は、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第１の噴射段（４１４）に流体的に結合された第１の枝路（４２４）と、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第２の噴射段（４１６）に流体的に結合された第２の枝路（４２６）とを含み、第３の枝路（４２８）が、第２の燃料供給部（２５２）に流体的に結合され、前記少なくとも２つの噴射段（４０２、４１４、４１６、４１８、４２０、５０２、５１４、５１６、５１８）のうちの第３の噴射段（４２０）まで延在し、前記第３の枝路（４２８）は、前記第１の燃料供給部（２５０）から流体的に分離されている、請求項１に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項10】
前記燃料供給回路（４０４、５０４）は、前記第１の燃料供給部（４０６、５０６）から延在する主ライン（４２２、５２２）を更に含み、前記少なくとも２つの枝路（４０８、５２４、５２６、５２８）は前記主ライン（４２２、５２２）から延在する、請求項１に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項11】
主熱流体供給部（４４８）に流体的に結合され、前記少なくとも１つの熱交換器（４１０、５１５、５１７）の上流において、主ライン（４２２、５２２）に熱的に結合するように配置された主熱交換器（４４６）を更に含む、請求項９に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項12】
前記少なくとも１つの熱交換器（４１０、５１５、５１７）は、高エネルギー熱交換器（５１５）及び低エネルギー熱交換器（５１７）のうちの一方の熱交換器である、請求項１に記載のガスタービン燃焼システム（４００、５００）。
【請求項13】
複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１０）であって、
ガスタービン燃焼システム（４００、５００）と、
蒸気タービン（２２）と、
前記ガスタービン（１２）と前記蒸気タービン（２２）との間に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（３２）であって、前記ガスタービン（１２）と前記蒸気タービン（２２）に流体的に結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（３２）と
を含み、
前記ガスタービン燃焼システム（４００、５００）は、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のガスタービン燃焼システムである、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１０）。
ガスタービン燃焼システム（４００、５００）と、
蒸気タービン（２２）と、
前記ガスタービン（１２）と前記蒸気タービン（２２）との間に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（３２）であって、前記ガスタービン（１２）と前記蒸気タービン（２２）に流体的に結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（３２）と
を含み、
前記ガスタービン燃焼システム（４００、５００）は、請求項１から１２のうちのいずれか一項に記載のガスタービン燃焼システムである、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）（１０）。
【請求項14】
前記熱流体供給部（４１２、４４８、５１３、５１９）は、前記ＨＲＳＧ（３２）に流体連通している、請求項１３に記載のＣＣＰＰ（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、一般に、ガスタービン燃焼器の１つ以上の段に燃料を供給するためのシステムに関する。特に、本開示は、ガスタービン燃焼器の１つ以上の段に燃料を供給し、独立して燃料を加熱するためのシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）などのガスタービン発電所は、一般に、ガスタービンを含んでおり、ガスタービンは、圧縮機部、燃焼器部、タービン部、ガスタービンの下流に配置される熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）、及びＨＲＳＧと流体連通する少なくとも１つの蒸気タービンを有している。運転中、空気がインレットシステムを通って圧縮機に入り、その空気は、燃焼器を少なくとも部分的に取り囲む圧縮機の吐出口又はディフューザケーシングに向けて送られ、次第に圧縮される。圧縮された空気の少なくとも一部は燃料と混合され、燃焼器内の燃焼室で燃焼され、これによって、高温・高圧の燃焼ガスが発生する。
【0003】
燃焼ガスは、燃焼器からタービン部の高温ガス経路に沿って流れ、タービン部で、燃焼ガスは、固定ベーンとローターシャフトに連結された回転可能なタービンブレードとの交互の段を流れるときに次第に膨張する。運動エネルギーは燃焼ガスからタービンブレードに伝達され、したがってローターシャフトが回転する。ローターシャフトの回転エネルギーは、発電機によって電気エネルギーに変換することができる。燃焼ガスはガスタービンから排気ガスとして排出され、排気ガスはＨＲＳＧに流入する。排気ガスの熱エネルギーは、ＨＲＳＧの１つ以上の熱交換器を流れる水に伝達され、それによって過熱蒸気が生成される。過熱された蒸気は蒸気タービンに送られ、更に電気を発生するために使用することができ、したがって、発電所全体の効率を高めることができる。
【0004】
従来のガスタービンエンジンは１つ以上の燃焼器を含んでおり、燃焼器は、燃焼室内で天然ガスと空気の混合物を燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを発生させる。副産物として、窒素酸化物（ＮＯｘ）及びその他の汚染物質（ＣＯ２など）が発生し、排気部によって排出される。ガスタービンからの排出を低くする規制の要求は更に厳しく、絶えず大きくなっており、世界中の環境機関は、新しいガスタービンと既存のガスタービンとの両方のガスタービンからＮＯｘ及びその他の汚染物質が排出される割合を更に低くするよう要求している。
【0005】
天然ガスと大量の水素の混合物を燃焼させるか、及び／又は天然ガスの代わりに純水素を燃焼器内で燃焼させると、ＮＯｘ及びその他の汚染物質（ＣＯ２など）の排出が大幅に削減又は排除されると考えられる。しかし、水素の物理的特性は天然ガスとは異なるため、燃焼特性が異なり、それによって、例えば、燃焼力学の度合い、燃焼器を通る質量流量、燃料ノズルから出る火炎速度などが決定される。したがって、燃料を供給し燃焼する従来のシステムは、高濃度の水素及び／又は純水素を問題なく燃焼器に供給することができない。例えば、水素は反応性が高いので、従来の燃焼システム内で単に高濃度の水素及び／又は純水素を燃料として提供するだけで、燃焼火炎がノズルによって供給されている燃料に向かって移動するフラッシュバック又は火炎保持状態を促進し、比較的短時間でノズルに深刻な損傷を与える恐れがある。
【0006】
更に、従来の燃焼システムに供給される天然ガス燃料を加熱して、燃料供給と燃焼器に入る圧縮空気との間の温度差を小さくし、それによって所望の燃焼温度に到達するのに必要とされる燃料の量を減らし、ガスタービンの出力を増加させることが一般的である。水素含有燃料を加熱すると、燃料の密度が下がり、燃料の速度が増加するため、上述の問題が悪化する恐れがある。
【0007】
このように、水素などの代替燃料を燃焼させるための適応性があり効率的な燃焼システムを可能にする改良された燃料供給システムが望まれており、このような燃料供給システムは当該技術分野で高く評価されると考えられる。
【発明の概要】
【0008】
本開示によるガスタービン燃焼システム及び複合サイクル発電所の態様及び利点は、以下の発明を実施するための形態において部分的に説明されている、発明を実施するための形態から明らかである、又は技術を実施することによって知ることができる。
【0009】
一実施形態によれば、ガスタービン燃焼システムが提供される。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器を含んでいる。ガスタービン燃焼システムは、更に、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路を含む。前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含む。前記少なくとも２つの枝路の各々の枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される。ガスタービン燃焼システムは、更に、熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器を含む。前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する。
【0010】
別の実施形態によれば、ガスタービン燃焼システムが提供される。ガスタービン燃焼システムは、第１の噴射段、第２の噴射段、及び第３の噴射段を含む燃焼器を含み、各噴射段は、流体を燃焼器の燃焼室に噴射するように構成されている。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも第１の噴射段及び第２の噴射段と流体連通する燃料供給回路であって、流体としての燃料を第１の噴射段及び第２の噴射段の各々に供給する燃料供給回路を更に含む。燃料供給回路は、第１の噴射段まで延在する第１の枝路と、第２の噴射段まで延在する第２の枝路とを含んでいる。ガスタービン燃焼システムは、第１の枝路及び第２の枝路のうちの一方の枝路に熱的に連通するように配置された少なくとも１つの熱交換器を更に含む。
【0011】
更に別の実施形態によれば、複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）が提供される。ＣＣＰＰはガスタービンを含み、ガスタービンは、ガスタービン燃焼システムと、蒸気タービンと、前記ガスタービンと前記蒸気タービンとの間に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを含む。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器を含み、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路を更に含む。前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含む。前記少なくとも２つの枝路の各枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される。ガスタービン燃焼システムは、熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器を更に含む。前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する。
【0012】
本発明のガスタービン燃焼システム及び複合サイクル発電所の上記の及び他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲を参照することにより、より理解される。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本技術の実施形態を示し、本明細書とともに、本技術の原理を説明する助けとなる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
本発明のガスタービン燃焼システム及び複合サイクル発電所を当業者が完全に実現できるようにするための開示は、本システム及び方法を製造及び使用するための最良の態様を含んでおり、添付の図を参照する本明細書に記載されている。
【図1】本開示の実施形態に係る複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）を概略図である。
【図2】本開示の実施形態に係る燃焼器の断面概略図である。
【図3】本開示の実施形態に係るバンドルチューブ燃料ノズルの一部の断面側面図である。
【図4】本開示の実施形態に係るガスタービン燃焼システムの概略図である。
【図5】本開示の実施形態に係るガスタービン燃焼システムの概略図である。
【図6】本開示の実施形態に係るガスタービン燃焼システムの概略図である。
【図7】本開示の実施形態に係るガスタービン燃焼システムの概略図である。
【図8】本開示の実施形態に係るガスタービン燃焼システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本発明のガスタービン燃焼システム及び複合サイクル発電所の実施形態について詳細に説明するが、ガスタービン燃焼システム及び複合サイクル発電所の１つ以上の実施例が図面に示されている。各実施例は、技術を限定するのではなく、説明するために記載されている。実際、請求された技術の範囲又は趣旨から逸脱することなく、本技術において修正及び変形できることは、当業者には明らかである。例えば、一実施形態の一部として図示された又は説明された特徴を、別の実施形態に使用して、更に別の実施形態を得ることができる。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲に含まれるような修正及び変形を含むことが意図されている。
【0015】
本明細書では、単語「例示的」は、「一実施例、一例、又は一実例としての役割を果たす」という意味で使用される。本明細書において「例示的」なものとして説明される実装は、必ずしも、他の実装よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。更に、別段の定めがない限り、本明細書で説明される全ての実施形態は、例示的であると考えるべきである。
【0016】
発明を実施するための形態では、数字及び文字による符号を使用して図面中の特徴を参照している。図面及び発明を実施するための形態における類似の符号は、本発明の類似の構成要素を表すために使用されている。本明細書において、用語「第１」、「第２」、及び「第３」は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために互換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置又は重要性を意味することを意図するものではない。
【0017】
用語「流体」は、気体であってもよいし、液体であってもよい。用語「流体連通」は、流体が指定された領域間を接続できることを意味する。用語「熱的に連通する」は、第１の流体が第２の流体と直接接触することなく、第１の流体と第２の流体との間の障壁又は壁を通って熱が伝達されることを意味する。
【0018】
本明細書において、用語「上流」（又は「前方」）及び「下流」（又は「後方」）は、流体経路における流体の流れに対する相対的な方向を表す。例えば、「上流」は、流体が流れて来る方向を表し、「下流」は、流体が流れて行く方向を表す。ただし、本明細書で使用する用語「上流」及び「下流」は、電気の流れを表す場合もある。用語「軸の」又は「軸方向に」は、特定の構成要素（例えば、燃焼器又はガスタービン）の軸方向中心線に対して実質的に平行及び／又は同軸に並ぶ相対的な方向を表す。用語「半径の」又は「半径方向に」は、特定の構成要素の軸方向中心線に対して実質的に垂直である相対的な方向を表す。用語「円周の」又は「周方向に」は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りの相対的な方向を表す。
【0019】
「およそ」、「約」、「概ね」、及び「実質的に」などの近似の用語は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくとも一部の例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応する場合や、構成要素及び／若しくはシステムを構築若しくは製造するための方法若しくは機械の精度に対応する場合がある。例えば、近似を表す文言は、個々の値、値の範囲、及び／又は値の範囲を画定する端の値のいずれかにおいて、１％、２％、４％、５％、１０％、１５％、又は２０％のマージン内にあることを表す場合がある。角度又は方向の文脈で使用される場合、このような用語は、言及された角度又は方向より１０度大きい又は小さい範囲内の値を含む。例えば、「概ね垂直」は、垂直から任意の方向（例えば、時計回りの方向又は反時計回りの方向）に対して１０度以内の方向を含む。
【0020】
用語「結合された」、「固定された」、「に取り付けられた」などは、本明細書で特段の記載が無い限り、直接的に結合されている、直接的に固定されている、又は直接的に取り付けられていることと、１つ以上の構成要素又は特徴部分が介在することによって間接的に結合されている、間接的に固定されている、又は間接的に取り付けられていることの両方を表す。本明細書において、用語「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、又はそれらの用語の他の変形は、非排他的に包含することを意図している。例えば、特徴部分のリストを含むプロセス、方法、物品、又は装置は、必ずしもそれらの特徴部分のみに限定されるわけではなく、明示的に列挙されていない他の特徴部分又はそのようなプロセス、方法、物品、又は装置に固有の特徴部分を含むことができる。更に、明示的に反対のことを定めていない限り、「又は」は「包括的な又は」を意味し、「排他的な又は」を意味するものではない。例えば、条件Ａ又はＢは、「Ａが真（又は存在する）でＢが偽（又は存在しない）」、「Ａが偽（又は存在しない）でＢが真（又は存在する）」、及び「Ａ及びＢの両方が真（又は存在する）」、のいずれかを満たす。
【0021】
ここで、並びに本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、範囲を限定する部分は、組み合わされ、交換され、そのような範囲は特定され、文脈又は文言が他のことを示していない限り、その範囲に含まれる全てのサブ範囲を含む。例えば、本明細書に開示される全ての範囲は、その範囲の端の値を含み、その端の値を独立して互いに組み合わせることが可能である。
【0022】
図１は、複合サイクル発電システム又は複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）１０の一実施形態の概略的なフロー図である。ＣＣＰＰ１０は、第１の負荷１４を駆動するためのガスタービン１２を含むことができる。第１の負荷１４は、例えば、電力を生成するための発電機とすることができる。ガスタービン１２は、タービン部１６と、燃焼器１８と、圧縮機部２０とを含むことができる。タービン部１６と圧縮機部２０は、１つ以上のシャフト２３によって接続することができる。
【0023】
ガスタービン１２の運転中、空気などの作動流体が圧縮機部２０に流入し、圧縮機部２０で空気が次第に圧縮され、したがって、燃焼器１８に圧縮空気が供給される。圧縮空気は燃料と混合され、各燃焼器１８内で燃焼して燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼器１８から高温ガス経路を通ってタービン部１６に流入し、エネルギー（運動エネルギー及び／又は熱エネルギー）が燃焼ガスからロータブレードに伝達され、１つ以上のシャフト２３が回転する。そして、機械的な回転エネルギーを使用して、圧縮機部２０に電力を供給すること、及び／又は負荷１４によって電気を発生させることができる。そして、タービン部１６から出る加熱された排気ガス３４は、ガスタービン１２から排気され、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）３２に流入し、排気スタック（図示せず）を通って大気中に放出することができる。
【0024】
また、ＣＣＰＰ１０は、第２の負荷２４を駆動するための蒸気タービン２２を含むことができる。第２の負荷２４は、電力を発生する発電機とすることができる。しかしながら、第１の負荷１４と第２の負荷２４との両方は、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２によって駆動可能な他のタイプの負荷であってもよい。更に、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２は、図示された実施形態に示されるように、別個の負荷１４、２４を駆動することができるが、ガスタービン１２及び蒸気タービン２２をタンデムで利用して、単一のシャフトによって単一の負荷を駆動してもよい。図示された実施形態では、蒸気タービン２２は、１つの低圧部２６（ＬＰ ＳＴ）、１つの中圧部２８（ＩＰ ＳＴ）、及び１つの高圧部３０（ＨＰ ＳＴ）を含むことができる。しかしながら、ガスタービン１２と同様に、蒸気タービン２２の具体的な構成は、実装ごとに固有のものであってよく、任意の部分の組合せを含んでいてもよい。
【0025】
また、ＣＣＰＰ１０は、複数の段を有するＨＲＳＧ３２を含むことができる。図示された実施形態におけるＨＲＳＧ３２の構成要素は、ＨＲＳＧ３２を簡略化して示したものであり、限定することを意図するものではない。図示されたＨＲＳＧ３２は、そのようなＨＲＳＧシステムの一般的な動作を説明するために示されている。ガスタービン１２からの加熱された排気ガス３４は、ＨＲＳＧ３２に流れて、蒸気タービン２２に動力を供給するために使用される蒸気を加熱するために使用することができる。蒸気タービン２２の低圧部２６からの排気は、凝縮器３６に供給することができる。次に、凝縮器３６からの凝縮水は、凝縮水ポンプ３８の助けよって、ＨＲＳＧ３２の低圧部に供給することができる。
【0026】
凝縮水は、低圧エコノマイザ４０（ＬＰＥＣＯＮ）を通って流れることができる。低圧エコノマイザ４０は、より高い温度のガスで給水（例えば、凝縮水）を加熱するように構成された装置である。凝縮水は、低圧エコノマイザ４０から低圧蒸発器４２（ＬＰＥＶＡＰ）に流入させてもよいし、中圧エコノマイザ４４（ＩＰＥＣＯＮ）に向けて供給してもよい。低圧蒸発器４２からの蒸気は、蒸気タービン２２の低圧部２６に戻すことができる。同様に、凝縮水は、中圧エコノマイザ４４から、中圧蒸発器４６（ＩＰＥＶＡＰ）に流入させてもよいし、高圧エコノマイザ４８（ＨＰＥＣＯＮ）に向けて供給してもよい。更に、中圧エコノマイザ４４からの水及び／又は蒸気は、１つ以上の燃料熱交換器（例えば、再熱器６０）に送ることができる。燃料熱交換器では、水及び／又は蒸気を使用して、ガスタービン１２の燃焼器１８で使用するための燃料ガスを加熱することができる。中圧蒸発器４６からの蒸気は、蒸気タービン２２の中圧部２８に送ることができる。図示された実施形態は、本実施形態の固有の態様を採用することができるＨＲＳＧシステムの一般的な動作の単なる典型を示しているだけであるので、エコノマイザ、蒸発器、及び蒸気タービン２２の間の接続は実施形態間で異なる場合がある。
【0027】
最後に、高圧エコノマイザ４８からの凝縮水は、高圧蒸発器５０（ＨＰＥＶＡＰ）に供給することができる。高圧蒸発器５０を出た蒸気は、一次高圧過熱器５２及び最終高圧過熱器５４に供給することができ、蒸気は過熱器で過熱され、最終的に蒸気タービン２２の高圧部３０に送られる。次に、蒸気タービン２２の高圧部３０からの排気は、蒸気タービン２２の中圧部２８に供給することができ、蒸気タービン２２の中圧部２８からの排気は、蒸気タービン２２の低圧部２６に供給することができる。
【0028】
段間過熱低減器５６は、一次高圧過熱器５２と最終高圧過熱器５４との間に配置することができる。段間過熱低減器５６によって、最終高圧過熱器５４からの蒸気の排気温度を、より安定に制御することができる。具体的には、段間過熱低減器５６は、最終高圧過熱器５４から出る蒸気の排気温度が所定値を超えるたびに、最終高圧過熱器５４の上流側の過熱蒸気に冷却給水スプレーを噴射することによって、最終高圧過熱器５４から出る蒸気の温度を制御するように構成することができる。
【0029】
更に、蒸気タービン２２の高圧部３０からの排気は、一次再熱器５８及び二次再熱器６０に供給することができる。排気は再熱器で再加熱され、蒸気タービン２２の中圧部２８に供給される。また、一次再熱器５８及び二次再熱器６０は、再熱器からの排気蒸気温度を制御するための段間過熱低減器６２に結合することができる。具体的には、段間過熱低減器６２は、二次再熱器６０から出る蒸気の排気温度が所定値を超えるたびに、二次再熱器６０の上流の過熱蒸気に冷却水スプレーを噴射することによって、二次再熱器６０から出る蒸気の温度を制御するように構成することができる。
【0030】
ＣＣＰＰ１０などの複合サイクルシステムでは、高温の排気３４は、ガスタービン１２から流れてＨＲＳＧ３２を通過し、高温の排気３４を使用して、高圧高温の蒸気、及び高温の水を生成することができる。ＨＲＳＧ３２によって生成された蒸気は、蒸気タービン２２を通過し、負荷２４によって発電することができる。更に、生成された蒸気は、過熱蒸気を使用することができる他の処理に供給することもできる。
【0031】
ガスタービン１２の発電サイクルは、しばしば「トッピングサイクル」と呼ばれ、一方、蒸気タービン２２の発電サイクルは、しばしば「ボトミングサイクル」と呼ばれる。図１に示されるように、これら２つのサイクルを組み合わせることによって、複合サイクル発電所１０は、両方のサイクルで、高出力及び高効率を得ることができる。特に、トッピングサイクルからの排気熱を回収し、使用することで、ボトミングサイクルで使用するための蒸気を生成することができる。
【0032】
有利なこととして、ＣＣＰＰ１０は、ＨＲＳＧ３２を使用することによって、加熱された排気ガス３４から熱を再回収する。図１に示されるように、ガスタービン１２及びＨＲＳＧ３２の構成要素は、別個の機能ユニットに分離することができる。言い換えれば、ガスタービン１２は、加熱された排気ガス３４を生成し、加熱された排気ガス３４をＨＲＳＧ３２に向けて供給し、ＨＲＳＧ３２は、過熱蒸気を生成することによって加熱された排気ガス３４から熱を再回収することを主に担当することができる。過熱蒸気は、蒸気タービン２２により、動力源として使用することができる。加熱された排気ガス３４は、一連のダクト系を流れてＨＲＳＧ３２に送ることができ、一連のダクト系は、ＣＣＰＰ１０の特定の設計に基づいて異なるようにしてもよい。
【0033】
例示的な実施形態では、ＨＰＥＣＯＮ４８、ＩＰＥＣＯＮ４４、及びＬＰＥＣＯＮ４０からの加熱された水（又は他の熱流体）は抽出され、ＣＣＰＰ１０及び／又はガスタービン１２において、１つ以上の他の動作に使用することができる。例えば、ＨＰＥＣＯＮ水６８は、ＨＰＥＣＯＮ４８から抽出することができ、ＩＰＥＣＯＮ水６９は、ＩＰＥＣＯＮ４４から抽出することができ、ＬＰＥＣＯＮ水７０は、ＬＰＥＣＯＮ４０から抽出することができる。多くの実施形態において、ＨＰＥＣＯＮ水６８は、ＩＰＥＣＯＮ水６９とＬＰＥＣＯＮ水７０との両方よりも高い温度（一部の実施形態では、圧力）とすることができる。更に、ＩＰＥＣＯＮ水６９は、ＬＰＥＣＯＮ水７０よりも高い温度（一部の実施形態では圧力）とすることができる。
【0034】
図２は、ガスタービン１２用の環状缶型燃焼システムに含むことができる燃焼器１８の概略図である。環状缶型燃焼システムでは、複数の燃焼器１８（例えば、８個、１０個、１２個、１４個、１６個、又はそれ以上の燃焼器）が、圧縮機部２０をタービン部１６に接続するシャフト２３を中心として環状に配置される。
【0035】
図２に示すように、燃焼器１８は、軸方向中心線２７０に沿って延在する軸方向Ａを画定することができる。燃焼器は、軸方向Ａ及び軸方向中心線２７０の周囲に延在する周方向Ｃを画定することもできる。燃焼器１８は、軸方向Ａ及び軸方向中心線２７０に垂直な半径方向Ｒを画定することもできる。
【0036】
図２の燃焼器１８は、燃焼室１７０を画定する燃焼ライナ１４６を含む。燃焼ライナ１４６は、外側スリーブ１４８内に（すなわち、外側スリーブ１４８によって周方向に取り囲まれるように）配置することができ、燃焼ライナ１４６と外側スリーブ１４８との間に環状部１４７が形成されている。少なくとも１つの燃料ノズル１４０は、燃焼器１８の前方端に配置することができる。燃料は、端部カバー１４２を貫通する第１の燃料供給導管１３８を流れて燃料ノズル１４０に供給することができる。燃料ノズル１４０は、燃料及び圧縮空気１１５を一次燃焼領域１７２に送り、一次燃焼領域１７２で燃焼が起こる。一部の実施形態では、燃料及び圧縮空気１１５が一次燃焼領域１７２に到達する前に、混合物として結合される。燃焼器１８は、明細書で更に説明するように、燃料ノズル１４０の下流に１つ以上の例示的な燃料噴射アセンブリ１８０（軸方向燃料ステージング（ＡＦＳ）システムとも呼ばれる）を更に含む。
【0037】
燃焼ライナ１４６は、燃焼ガスを収容し、燃焼ガスをタービン部１６に供給することができる。燃焼ライナ１４６は、燃焼が起きる燃焼室１７０を画定する。図２に示すように、燃焼ライナ１４６は、燃料ノズル１４０と後方フレーム２１８との間に延在することができる。燃焼ライナ１４６は、多くの従来の燃焼システムのように、円筒形ライナ部分と、円筒形ライナ部分とは別のテーパー状の移行部分とを有することができる。代替例として、燃焼ライナ１４６は、円筒形部分とテーパー状の部分とが互いに一体化された一体化本体部（又は「ユニボディ」）の構造を有することができる。したがって、本明細書における燃焼ライナ１４６の説明は、別個のライナ及び移行部品を有する従来の燃焼システムと、ユニボディライナを有する燃焼システムの両方を包含することが意図される。更に、本開示は、移行部品とタービン部１６の段（stage）の１つのノズルとが単一ユニットとして一体化された燃焼システム（「移行ノズル」又は「一体化された出口部品」と呼ばれることがある）にも同様に適用可能である。
【0038】
上記のように、燃焼ライナ１４６は、燃焼ライナ１４６の半径方向外側に間隔を空けて配置された外側スリーブ１４８によって囲まれて、環状部１４７を画定し、圧縮空気１１５は環状部１４７を通って燃焼器１８のヘッド端部に流れる。熱は燃焼ライナ１４６から圧縮空気１１５に対流的に伝達され、したがって燃焼ライナ１４６が冷却され、圧縮空気１１５が温められる。
【0039】
例示的な実施形態では、外側スリーブ１４８は、前方端に流れスリーブ２１０を含み、後方端に衝突スリーブ２１２を含むことができる。流れスリーブ２１０及び衝突スリーブ２１２は互いに結合されてもよい。代替的に、外側スリーブ１４８は、流れスリーブ２１０と衝突スリーブ２１２とが軸方向に互いに一体化された一体化本体（又は「ユニスリーブ」）構造を有することができる。先に述べたように、本明細書における外側スリーブ１４８の説明は、別個の流れスリーブ２１０及び衝突スリーブ２１２を有する従来の燃焼システムと、ユニスリーブの外側スリーブを有する燃焼システムとの両方を包含することを意図している。
【0040】
燃焼器１８の前方ケーシング１５０及び端部カバー１４２は、ヘッド端部空気プレナム２２２を画定する。プレナム２２２は、１つ以上の燃料ノズル１４０を含んでいる。燃料ノズル１４０は、バンドルチューブ燃料ノズル３００（図３、しばしば「マイクロミキサ」と呼ばれる）又はスワイラノズル（しばしば「スウォズル（swozzle）」と呼ばれる）などの任意のタイプの燃料ノズルとすることができる。例えば、燃料ノズル１４０は、前方ケーシング１５０によって少なくとも部分的に画定されたヘッド端部空気プレナム２２２内に配置される。多くの実施形態において、燃料ノズル１４０は、端部カバー１４２から延在することができる。例えば、各燃料ノズル１４０は、フランジ（図示せず）によって端部カバー１４２の後方端面に結合することができる。図２に示すように、少なくとも１つの燃料ノズル１４０を、燃焼ライナ１４６によって部分的に取り囲むことができる。燃料ノズル１４０の後方端部、すなわち下流端部は、燃焼室１７０の上流端部を画定するキャッププレート１４４を貫通する。
【0041】
燃料ノズル１４０は、燃料ノズル１４０に第１の燃料２５８を供給するように構成された第１の燃料供給部２５０と流体連通することができる。多くの実施形態では、第１の燃料２５８は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の適切な天然ガスなど）と水素とを含む燃料混合物とすることができる。他の実施形態では、第１の燃料２５８は、純天然ガスであってもよいし、純水素であってもよく（例えば、１００％の水素であり、これは、ある量の汚染物質を含んでいても含んでいなくてもよい）、第１の燃料２５８は複数の燃料の混合物ではない。
【0042】
例示的な実施形態では、第１の燃料２５８及び圧縮空気１１５を、燃料ノズル１４０内で一緒に混合して、圧縮空気１１５と第１の燃料２５８との第１の混合物を形成し、その後で、混合物を、燃料ノズル１４０によって一次燃焼領域１７２に噴出（又は噴射）することができる。第１の燃料２５８と圧縮空気１１５との第１の混合物を一次燃焼領域１７２に噴射して点火し、第１の温度を有する燃焼ガス２６４の第１の流れを発生することができる。
【0043】
以下に記載するように、多量の水素（例えば、約８０％よりも大きい量）を含む全燃料で燃焼器１８が動作している間、一次燃焼領域１７２内の燃焼ガス（例えば、燃焼ガス２６４の第１の流れ）の温度は、燃焼室１７０内の任意の燃焼ガスの最も低い温度（例えば、二次燃焼領域１７４内の燃焼ガスより低い温度）になる。このように動作すると、一次燃焼領域１７２内の燃焼ガスの温度は、二次燃焼領域１７４の燃焼ガスよりも低い温度とすることができ、有利なことに、損傷を与える恐れがある火炎保持状態及び／又はフラッシュバック状態を生成することなく、燃焼器１８が多量の水素で動作することができる。
【0044】
前方ケーシング１５０は、圧縮機吐出ケーシング１６０に流体的及び機械的に接続することができ、これによって、燃焼ライナ１４６及び外側スリーブ１４８の周囲に高圧プレナム１６６が画定される。圧縮機部２０からの圧縮空気１１５は、高圧プレナム１６６を流れ、外側スリーブ１４８の下流端部の開口（図示せず）を通じて（後方フレーム２１８の近くの矢印で示されるように）燃焼器１８に流入する。圧縮空気は、環状体１４７を通って上流に移動し、端部カバー１４２により曲がって燃料ノズル１４０に入り、ヘッド端部を冷却する。特に、圧縮空気１１５は、高圧プレナム１６６から、外側スリーブ１４８に画定された開口部を通って、燃焼器１８の後方端部の環状体１４７に流入する。圧縮空気１１５は、燃焼器１８の後方端部からヘッド端部空気プレナム２２２まで上流に移動し、空気プレナム２２２において圧縮空気１１５は方向を反転して燃料ノズル１４０に入る。
【0045】
例示的な実施形態では、第２の燃料／空気混合物及び／又は純燃料の流れ（例えば、空気及び他のオキシダントが混合されていない水素などの１００％の燃料）を二次燃焼領域１７４に送るために、燃料噴射アセンブリ１８０が提供される。例えば、燃料と空気の第２の流れは、１つ以上の予混合噴射器２００によって二次燃焼領域１７４に導入することができ、補助燃料の流れ（空気又はオキシダントと混合されていない補助燃料）は、１つ以上の補助噴射器又は埋込型噴射器２０４によって導入することができる。
【0046】
一次燃焼領域１７２及び二次燃焼領域１７４はそれぞれ、燃焼室１７０の一部とすることができ、したがって、燃焼ライナ１４６によって画定することができる。例えば、一次燃焼領域１７２は、燃料ノズル１４０の出口から予混合噴射器２００までの部分によって画定することができ、二次燃焼領域１７４は、予混合噴射器２００から後方フレーム２１８までの部分によって画定することができる。この構造では、予混合噴射器２００の最前方部の境界は、一次燃焼領域１７２の終了部と二次燃焼領域１７４の開始部（例えば、燃料と空気の第２の流れが導入される軸方向の位置）を画定することができる。
【0047】
軸方向に分離された燃焼領域を有するこのような燃焼システムは、「軸方向燃料ステージング」（ＡＦＳ）システムとして説明される。複数の燃料噴射アセンブリ１８０は、外側スリーブ１４８に、周方向に互いに間隔を空けて（例えば、一部の実施形態では等間隔に離れるように）配置することができる。多くの実施形態では、燃焼器１８は、互いに間隔を空けて配置された４つの燃料噴射アセンブリ１８０を含み、燃焼器１８は、燃焼ガス３４の体積及び温度を増加させるために、予混合噴射器２００によって燃料と空気の第２の混合物を二次燃焼領域１７４に噴射し、埋込型噴射器２０４によって、純補助燃料（例えば、純水素、又はオキシダントを含まない燃料混合物）の流れを噴射するよう構成することができる。他の実施形態では、燃焼器１８は、任意の数の燃料噴射アセンブリ１８０（例えば、１個、２個、３個、又は最大で１０個など）を含むことができる。
【0048】
図２に示すように、各燃料噴射アセンブリ１８０は、予混合噴射器２００と、埋込型噴射器２０４と、予混合噴射器２００に第２の燃料（純水素、又は８０％を超える水素を含む、天然ガスと水素との混合物など）を供給する第２の燃料供給導管２０２と、埋込型噴射器２０４に純燃料（例えば、燃料混合物又は純水素）を供給する第３の燃料供給導管２０３とを含むことができる。例えば、各予混合噴射器２００は、少なくとも部分的に第２の燃料供給導管２０２を通じて第２の燃料供給部２５２と流体連通することができ、第２の燃料供給部２５２は、第２の燃料２６０を各予混合噴射器２００に供給するように構成され、各予混合噴射器で、第２の燃料２６０は空気と混合されて、二次燃焼領域１７４に導入することができる。多くの実施形態では、第２の燃料２６０は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の適切な天然ガスなど）と水素とを含む燃料混合物とすることができる。他の実施形態では、第２の燃料２６０は、第２の燃料が他の燃料を含まない純天然ガス又は純水素（例えば、１００％水素）とすることができる。
【0049】
同様に、各埋込型噴射器２０４は、少なくとも部分的に第３の燃料供給導管２０３を通じて第３の燃料供給部２５４と流体連通することができ、第３の燃料供給部２５４は、第３の燃料２６２を各埋込型噴射器２０４に供給するように構成され、各噴射器２０４で、第３の燃料は空気と混合されずに二次燃焼領域１７４に直接導入することができる。例示的な実施形態では、第３の燃料２６２は、純燃料（例えば、燃料混合物又は純水素）とすることができる。一部の実施形態では、第１の燃料供給部２５０、第２の燃料供給部２５２、及び第３の燃料供給部２５４は、同じ燃料混合物が燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４に供給されるように、共通の燃料供給部とすることができる（図４から図７に示すように、第１の燃料供給部５０６は全ての注入ステージ５１４、５１６及び５１８に共通である）。あるいは、第１の燃料供給部２５０及び第２の燃料供給部２５２は、同じ燃料又は同じ燃料混合物が燃料ノズル１４０及び予混合噴射器２００に供給されるように、共通の燃料供給部とすることができる。そのような実施形態では、第３の燃料供給部２５４は、埋込型噴射器２０４が燃料ノズル１４０及び予混合噴射器２００とは異なる燃料又は異なる燃料混合物を受け取るように、（図８に示すように）独立の燃料供給部とすることができる。
【0050】
燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４は、（例えば、燃料供給部２５０、２５２、及び２５４によって）別々に燃料供給することができるので、燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４によって、燃焼器１８が幅広い柔軟性をもって動作することができる。例えば、燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４の各々は、異なる燃料又は燃料混合物を供給することができる。特に、例示的な実施形態では、燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４の各々に、純水素、又は主に水素（例えば、８０％以上の水素）と天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の天然ガスなど）を含む燃料混合物を供給することができる。しかしながら、一部の実施形態では、燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４の各々は、同じ燃料混合物又は純燃料が、燃料ノズル１４０、予混合噴射器２００、及び埋込型噴射器２０４の全てに供給されるように、同じ燃料供給部によって燃料が供給されるようにしてもよいことを理解するべきである。
【0051】
本明細書において、用語「予混合」は、燃焼室１７０に噴射される前に燃料と空気が一緒に混合される構成要素、通路、又は空洞を説明するのに使用することができる。多くの実施形態において、各予混合噴射器２００は、高圧プレナム１６６を二次燃焼領域１７４に流体的に結合することができる。例えば、高圧プレナム１６６からの圧縮空気１１５は、予混合噴射器２００に供給することができ、予混合噴射器２００において、圧縮空気１１５が第２の燃料２６０と混合され、二次燃焼領域１７４に噴射される。例えば、例示的な実施形態では、各予混合噴射器２００は、外側スリーブ１４８、環状体１４７、及び燃焼ライナ１４６を貫通し、二次燃焼領域１７４に流れを向けることができる。具体的には、予混合噴射器２００はそれぞれ、高圧プレナム１６６から、外側スリーブ１４８、環状体１４７、及び燃焼ライナ１４６を通って半径方向に延在することができ、予混合噴射器２００が、燃料と空気の第２の流れを二次燃焼領域１７４に供給することができる。予混合噴射器２００は燃焼ライナ１４６及び／又は外側スリーブ１４８に結合することができ、各予混合噴射器２００は、第２の燃料／空気混合物を、一次燃焼領域１７２で生成された燃焼ガス２６４のクロスフロー（例えば、ある角度で交差するクロスフロー、傾斜したクロスフロー、直交するクロスフロー、斜めのクロスフロー、対角的なクロスフロー、横断するクロスフロー、又は非平行なクロスフロー）に流入するジェットとして導入する。例示的な構成において、予混合噴射器２００は、燃焼器１８の長手方向軸２７０に対して半径方向に第２の燃料／空気混合物を導入する。第２の燃料／空気混合物は、一次燃焼領域１７２からの燃焼ガス２６４によって点火され、二次燃焼領域１７４で燃焼する。
【0052】
予混合噴射器２００は、外側スリーブ１４８に結合され、外側スリーブ１４８及び燃焼ライナ１４６を貫通することができる。一実施形態では、予混合噴射器２００を支持するボス（図示せず）は、外側スリーブ１４８を燃焼ライナ１４６に固定するための締結具として機能する。他の実施形態では、予混合噴射器２００は、任意の好適な方法で外側スリーブ１４８に結合することができ、外側スリーブ１４８は、燃料噴射アセンブリ１８０が本明細書に記載されるように機能することを可能にする任意の好適な方法で、前方ケーシング１５０のフランジとタービンノズルとの間に結合された適切な数の構成要素を有することができる。
【0053】
例示的な実施形態では、第２の燃料２６０及び圧縮空気１１５を予混合噴射器２００内で一緒に混合して圧縮空気１１５と第２の燃料２６０の第２の混合物を形成した後に、予混合噴射器２００によって二次燃焼領域１７４に噴出（又は噴射）することができる。第２の燃料２６０と圧縮空気１１５の第２の混合物は、二次燃焼ゾーン１７４に（例えば、概ね半径方向などのクロスフローとして）噴射され、点火され、第２の温度を有する燃焼ガス２６６の第２の流れを生成することができる。
【0054】
埋込型噴射器２０４は、予混合噴射器を通って（例えば、予混合噴射器２００の中心を通って）二次燃焼領域１７４に入り込むように、半径方向に延在することができる。例えば、埋込型噴射器２０４は、燃焼室１７０の二次燃焼領域１７４に入り込むように半径方向に延在し、燃焼器１８の動作中に埋込型噴射器２０４が燃焼ガスに直接に晒されるようにすることができる。上記のように、埋込型噴射器２０４は予混合噴射器２００を通るが、埋込型噴射器２０４は予混合噴射器２００から流体的に分離されていてもよい。この構造では、埋込型噴射器２０４は、第３の燃料２６２の流れ（例えば、水素及び天然ガスなどの燃料混合物、又は空気及び他のオキシダントが混合されていない純水素などの完全燃料）を二次燃焼領域１７４に直接に別に噴射して、燃焼ガス２６８の第３の流れを発生させることができる。このようにして、第３の燃料２６２は、埋込型噴射器２０４（又は補助噴射器）によって、燃焼室１７０の出口の近くに（例えば、端部カバー１４２よりも後方フレーム２１８の近くに）追加の燃焼ガスを生成する補助燃料として導入され、これにより、燃焼器１８は、有利なことに、危険なフラッシュバックや危険な火炎保持事象は発生させずに、より望ましい排出プロファイルを有し且つ望ましい出口温度を有する出口燃焼ガス２７２を生成することができる。
【0055】
理解されるように、第３の燃料２６２は、予混合せずに導入されてもよい（すなわち、空気及び他のオキシダントは燃焼領域１７４に導入される前は、混合されない）。したがって、第３の燃料２６２を送る場合及び導入する場合、第３の燃料２６２は純燃料であってもよいし、純水素であってもよい。例示的な実施態様では、燃焼ガス２６４の第１の流れ、燃焼ガス２６６の第２の流れ、及び燃焼ガス２６８の第３の流れを、二次燃焼領域１７４内で一緒に混合して、目標出口温度を有する出口燃焼ガス２７２（図１の３４）を形成することができる。出口燃焼ガス２７２は、後方フレーム２１８を通って燃焼器１８を流出し、ガスタービン１２のタービン部１６に流入することができる。
【0056】
図２の埋込型噴射器２０４は、半径方向に延在して、予混合噴射器２００を通り、二次燃焼領域１７４に入り込むが、埋込型噴射器２０４は、燃焼ガスの流れに対して予混合噴射器２００の下流に、予混合噴射器２００から軸方向に間隔を置いて配置してもよいことが理解される。例えば、埋込型噴射器２０４は、軸方向中心線２７０に関して、予混合噴射器２００と後方フレーム２１８との間において、軸方向に配置することができる。そのような実施形態では、埋込型噴射器２０４は、外側スリーブ１４８、環状部１４７、及び燃焼ライナ１４６を通って、二次燃焼領域１７４に入り込むことができる。
【0057】
図３は、バンドルチューブ燃料ノズル３００の一部の断面側面図を示す。例示的な実施形態では、図２に示された１つ以上の燃料ノズル１４０は、それぞれ、バンドルチューブ燃料ノズル３００とすることができる。図３に示すように、バンドルチューブ燃料ノズル３００は燃料プレナム本体部３０２を含んでおり、燃料プレナム本体部３０２は、前方又は上流プレート３０４と、前方プレート３０４から軸方向に間隔を空けて配置された後方プレート３０６と、前方プレート３０４と後方プレート３０６との間において軸方向に延在する外側バンド３０８とを有している。燃料プレナム本体部３０２内には、燃料プレナム３１０が画定されている。特定の実施形態では、前方プレート３０４、後方プレート３０６、及び外側バンド３０８は、少なくとも部分的に燃料プレナム３１０を画定することができる。特定の実施形態では、第１の燃料供給導管１３８は、燃料（純水素、又は８０％を超える水素を含む燃料混合物など）を燃料プレナム３１０に供給するために、前方プレート３０４を貫通することができる。様々な実施形態において、バンドルチューブ燃料ノズル３００は、後方プレート３０６から軸方向に間隔を空けて配置されたキャッププレート３１２を含む。キャッププレート３１２の高温側３１４は、一般に、一次燃焼領域１７２に隣接又は近接して配置される。キャッププレート３１２は、各バンドルチューブ燃料ノズル３００に固有のものであってもよいし、全てのバンドルチューブ燃料ノズル３００に共通のものであってもよい（例えば、図２に示すキャッププレート１４４など）。
【0058】
図３に示すように、バンドルチューブ燃料ノズル３００は、複数の予混合チューブ２０６を含むチューブバンドル３１６を含むことができる。各予混合チューブ２０６は、前方プレート３０４、燃料プレナム３１０、後方プレート３０６、及びキャッププレート３１２を貫通することができる。予混合チューブ２０６は、後方プレート３０６に固定的に接続される、及び／又は後方プレート３０６に対してシールを形成する。例えば、予混合チューブ２０６は、溶接、ろう付け、又はその他の方法で、後方プレート３０６に接続することができる（例えば、積層造形により燃料プレナム本体３０２と一体的に形成される）。各予混合チューブ２０６は、各チューブ２０６の上流端部３２２において画定された入口３２０と、各チューブ２０６の下流端部３２６において画定された出口３２４と、入口３２０と後方プレート３０６との間に画定された１つ以上の燃料ポート３３０とを含む。
【0059】
ヘッド端部空気プレナム２２２からの圧縮空気は、予混合チューブ２０６の各々の入口から流入し、（１つ以上の燃料ポート３３０を通じて燃料プレナム３１０から導入される）燃料と混合され、燃料／空気混合物を一次燃焼領域１７２に排出することができる。例えば、各予混合チューブ２０６は、バンドルチューブ燃料ノズル３００を貫通する予混合流路３２８を画定し、その流路で、燃料（純水素、又は８０％を超える水素を含む燃料混合物など）を圧縮空気と混合することができる。
【0060】
ここで図４を参照すると、本開示の実施形態によるガスタービン燃焼システム４００が図示されている。図示されているように、ガスタービン燃焼システム４００は、燃焼器１８（図２を参照して上述した燃焼器１８又は別の燃焼器など）を含むことができる。燃焼器１８は、少なくとも２つの噴射段４０２を含むことができる。少なくとも２つの噴射段４０２の各噴射段は、燃料の流れ（独立した個別の燃料の流れなど）を燃焼器１８の燃焼室１７０に噴射するように構成することができる。例示的な実施形態では、少なくとも２つの噴射段は、燃焼器１８の軸方向中心線２７０に対して互いに軸方向に間隔を空けて配置することができる。
【0061】
多くの実施形態において、ガスタービン燃焼システム４００は、燃料供給部４０６から少なくとも２つの噴射段４０２に燃料を供給するために、少なくとも２つの噴射段４０２と流体連通する燃料供給回路４０４を更に含むことができる。燃料供給回路４０４は、燃料供給部４０６に結合された主ライン４２２と、主ライン４２２に流体的に結合された２以上の枝路４０８と、２以上の枝路４０８のうちの少なくとも１つの枝路４０８にそれぞれ配置された１つ以上の熱交換器４１０と、１つ以上の熱交換器４１０の下流に位置する燃料弁４５０と、任意選択で、主熱流体供給口４４８に流体的に結合された主熱交換機４４６であって、熱交換器４１０の上流に位置する主ライン４２２に熱的に連通するように配置される主熱交換器４４６と、を含む。
【0062】
多くの実施形態では、燃料供給部４０６は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の適切な天然ガスなど）と水素とを含む燃料混合物を含むことができる。例えば、燃料混合物は、約６０％と約９０％との間の水素（例えば、約７０％と約９０％との間の水素、約８０％の水素）を含むことができ、各例において、残りは天然ガスである。他の実施形態では、燃料供給部４０６は、純燃料（他の燃料が混合されていない純水素又は純天然ガスなど）を含むことができる。
【0063】
様々な実施形態において、燃料供給回路４０４は、少なくとも２つの枝路４０８を含む。少なくとも２つの枝路４０８の各枝路は、少なくとも２つの噴射段４０２のそれぞれの噴射段に流体的に結合することができる。このようにして、少なくとも２つの枝路４０８の各枝路は、少なくとも２つの噴射段４０２のそれぞれの噴射段に別々に燃料を供給することができる。理解されるように、燃料供給回路４０４は、１つ以上の第１の位置から１つ以上の第２の位置に流体を供給するための一連のパイプ、ホース、又は他の適切な構造とすることができる。
【0064】
例示的な実施形態では、ガスタービン燃焼システム４００は、熱流体供給部４１２に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器４１０を更に含む。少なくとも２つの熱交換器４１０の各熱交換器は、少なくとも２つの枝路４０８のそれぞれの枝路内の燃料の温度を変更するために、少なくとも２つの枝路４０８のそれぞれの枝路に熱的に連通するように配置することができる。このようにして、少なくとも２つの枝路４０８のそれぞれの枝路内の燃料の温度は、燃焼室１７０に燃料を噴射する前に独立して変更する（例えば、増加又は減少させる）ことができる。各噴射段において燃料温度を独立して変更することにより、燃焼器１８は、水素を多量に含む燃料（例えば、８０％以上の水素）などの様々な種類の燃料で動作することができ、これによって、有利なことに、ＮＯｘの生成が低減される。
【0065】
図４に示すように、少なくとも２つの噴射段４０２は、第１の噴射段４１４、第２の噴射段４１６、第３の噴射段４１８、及び第４の噴射段４２０を含むことができる。噴射段４１４、４１６、４１８、４２０の各々は、燃焼器１８の軸方向中心線２７０に対して軸方向に互いに間隔を空けて配置することができる。例えば、第１の噴射段４１４は、燃焼室１７０の前方端部において、燃料／空気混合物（又は空気がは混合されていない燃料のみ）を軸方向中心線２７０と平行な方向に（例えば、図２に示す少なくとも１つの燃料ノズル１４０によって）噴射するように構成することができる。一部の実施形態では、第１の噴射段４１４と第２の噴射段４１６の両方は、燃焼室１７０の前方端部において、燃料／空気混合物（又は空気が混合されていない燃料のみ、又は燃料が混合されていない空気のみ）を、（例えば、図２に示す少なくとも１つの燃料ノズル１４０によって）軸方向中心線２７０と平行な方向に噴射するように構成することができる。他の実施形態では、第２の噴射段４１６、第３の噴射段４１８、第４の噴射段４２０、及び任意の後続の噴射段は、燃焼器１８の前方端部の下流において、追加の燃料／空気混合物（又は空気が混合されていない燃料のみ、又は燃料が混合されていない空気のみ）を、（図２に示す軸方向に間隔を空けて配置された1つ以上の予混合噴射器２００によって）軸方向中心線２７０に概ね垂直な方向に噴射するように構成することができる。
【0066】
代替的に、又は追加的に、第２の噴射段４１６、第３の噴射段４１８、又は第４の噴射段４２０の１つ以上の噴射段は、他の噴射段に対し固有の軸方向位置において半径方向に延在して燃焼室１７０内に入り込む埋込型噴射器（図２に示す埋込型噴射器２０４など）とすることができる。このようにして、噴射段４１４、４１６、４１８、４２０の各々は、固有の軸方向位置において、燃料を個別に噴射することができる。図４は４つの噴射段を例示しているが、燃焼器１８は任意の数の噴射段（１個、２個、３個、５個、６個、最大で１０個、又はそれ以上の個数）を含んでいてもよく、特許請求の範囲に特に記載されていない限り、特定の数の噴射段に限定されるべきものではない。
【0067】
様々な実施形態において、噴射段４１４、４１６、４１８、及び４２０は、燃料ノズル（図２に示す燃料ノズル１４０など）、予混合噴射器（図２に示す予混合噴射器２００など）、及び／又は埋込型噴射器（図２に示す埋込型噴射器２０４など）の任意の組み合わせとすることができる。しかしながら、例示的な実施形態では、第１の噴射段４１４及び第２の噴射段４１６は、端部カバー１４２に取り付けられた1つ以上の燃料ノズル１４０であって、燃料の第１の流れを燃焼器１８の一次燃焼領域１７２に噴射するように構成された１つ以上の燃料ノズル１４０とすることができる。更に、例示的な実施形態では、第３の噴射段４１８は、燃焼ライナ１４６に結合された予混合噴射器２００であって、燃料ノズル１４０の下流に配置された予混合噴射器２００とすることができる。予混合噴射器２００は、燃焼器１８の二次燃焼領域１７４に燃料の第２の流れを噴射するように構成することができる。更に、例示的な実施形態において、第４の噴射段４２０は、予混合噴射器２００の軸方向の位置に配置された埋込型噴射器２０４とすることができる。あるいは、第４の噴射段４２０は、燃焼ガスの流れに対して予混合噴射器２００の下流に配置された埋込型噴射器２０４であってもよい。更に別の代替案として（図示せず）、第４の噴射段４２０は、第３の噴射段４１８に関連し図２に示される予混合噴射器２００の下流に配置された、予混合噴射器２００の第２のセットに結合するようにしてもよい。
【0068】
各実施形態において、燃料供給回路４０４は、燃料供給部４０６から延在する主ライン４２２を含む。少なくとも２つの枝路４０８の各枝路は主ライン４２２から延在し、主ライン４２２は燃料供給部４０６から少なくとも２つの枝路４０８まで延在する。本明細書において、用語「ライン」及び／又は「枝路」はそれぞれ、流体を送るために使用されるホース、パイプ、流体導管、又は他の適切な構造を表すことがある。燃料供給回路４０４の少なくとも２つの枝路４０８は、第１の枝路４２４、第２の枝路４２６、第３の枝路４２８、及び第４の枝路４３０を含むことができる。第１の枝路４２４は、第１の噴射段４１４に流体的に結合することができ、第２の枝路４２６は、第２の噴射段４１６に流体的に結合することができ、第３の枝路４２８は、第３の噴射段４１８に流体的に結合することができ、第４の枝路４３０は、第４の噴射段４２０に流体的に結合することができる。このようにして、少なくとも２つの噴射段４０２の各噴射段４１４、４１６、４１８、及び４２０は、それぞれの軸方向位置において、少なくとも２つの噴射段４０２の他の噴射段に対して固有の（又は異なる）量の燃料を供給することができる。
【0069】
例示的な実施形態では、少なくとも２つの熱交換器４１０は、第１の枝路４２４に熱的に連通するように配置された第１の熱交換器４３４と、第２の枝路４２６に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器４３６と、第３の枝路４２８に熱的に連通するように配置された第３の熱交換器４３８と、第４の枝路４３０に熱的に連通するように配置された第４の熱交換器４４０とを含むことができる。各熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０は、熱交換器が取り付けられた対応する枝路４２４、４２６、４２８、４３０内の燃料の温度を調整又は変更（すなわち、増加又は減少）するように動作可能である。
【0070】
例えば、各熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０は、熱交換器を流れる熱流体と、対応する枝路を流れる燃料との間で熱的に連通する（例えば、熱を伝達する）ために、対応する枝路４２４、４２６、４２８、４３０の外側（又は内側）に結合又は取り付けることができる。各熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０は、熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０を流れる熱流体が枝路４２４、４２６、４２８、４３０内の燃料と混合しないように、熱交換器が取り付けられている枝路４２４、４２６、４２８、４３０から流体的に分離されている間接式熱交換器とすることができる。
【0071】
各熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０は、熱流体供給部４１２と流体連通することができる。例えば、熱流体供給ライン４４２は、熱流体供給部４１２と熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０の各々との間に延在することができる。熱流体供給部４１２は、熱流体（例えば、水、蒸気、又は他の適切な熱流体）を収容して熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０の各々に供給する、独立したタンク、容器、又は他の構造とすることができる。代替的に又は追加的に、熱流体供給部４１２は、各熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０で使用される熱流体をＨＲＳＧ３２から取り出すように、ＨＲＳＧ３２と流体連通することができる。例えば、熱流体供給部４１２は、ＨＰＥＣＯＮ水６８、ＩＰＥＣＯＮ水６９、及び／又はＬＰＥＣＯＮ水７０を熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０の各々に供給するように、ＨＰＥＣＯＮ４８、ＩＰＥＣＯＮ４４、及び／又はＬＰＥＣＯＮ４０の１つ以上に流体的に結合することができる。
【0072】
多くの実施形態では、熱流体供給ライン４４２は、第１の熱交換器４３４に流体的に結合された第１の枝路４３５と、第２の熱交換器４３６に流体的に結合された第２の枝路４３７と、第３の熱交換器４３８に流体的に結合された第３の枝路４３９と、第４の熱交換器４４０に流体的に結合された第４の枝路４４１とを含むことができる。様々な実施形態において、熱流体供給弁４４４は、熱交換器４３４、４３６、４３８、及び４４０に流れる熱流体の流量を制御するために、枝路４３５、４３７、４３９、及び４４１の各々に配置することができる。例えば、熱流体供給弁４４４は、開位置と閉位置との間で選択的に作動することができる。例えば、熱流体供給弁４４４を選択的に開いて、熱流体を、熱流体供給部４１２から熱交換器４３４、４３６、４３８、４４０に流すことができる。対照的に、熱流体供給弁４４４が閉位置にあるとき、熱流体供給部４１２からの流体の流れは、制限されるか、又は防止される。更に、熱流体供給弁４４４の各々は、供給弁を流れる流量を制御するために、部分的に開くことができる（例えば、完全には閉じておらず、完全に開いてもいない）。
【0073】
特定の実施形態では、燃料弁４５０は、噴射段４１４、４１６、４１８、４２０への燃料の流量を制御するために、枝路４２４、４２６、４２８、４３０の各々に配置することができる。例えば、燃料弁４５０は、開位置と閉位置との間で独立して作動させることができる。特に、燃料弁４５０は、選択的に開いて、燃料が、燃料供給部４０６からそれぞれの噴射段４１４、４１６、４１８、４２０に流れるようにすることができる。対照的に、燃料弁４５０が閉位置にあるとき、燃料供給部４０６からの燃料の流れは制限されるか、又は阻止される。更に、燃料弁４５０の各々は、部分的に開くようにして（例えば、完全には閉じておらず、完全に開いてもいない）、燃料弁を流れる流量を制御することができる。
【0074】
図４に示すように、ガスタービン燃焼システム４００は、主熱流体供給部４４８に流体的に結合された主熱交換器４４６であって、少なくとも２つの熱交換器４１０の上流で主ライン４２２に熱的に連通するように配置された主熱交換器４４６を更に含むことができる。例えば、主熱交換器４４６は、燃料が枝路４２４、４２６、４２８、４３０の間で分岐される前に、燃料を予熱することができる。主熱流体供給部４４８は、熱流体（例えば、水、蒸気、又は他の適切な熱流体）を収容して熱流体を主熱交換器４４６に供給するスタンドアロンタンク、容器、又は他の構造とすることができる。あるいは、主熱流体供給部４４８は、熱流体供給部４１２と同じものであってもよい。更に、主熱流体供給部４４８は、ＨＰＥＣＯＮ水６８、ＩＰＥＣＯＮ水６９、及び／又はＬＰＥＣＯＮ水７０を主熱交換器４４６に供給することができるように、エコノマイザＨＰＥＣＯＮ４８、ＩＰＥＣＯＮ４４、及び／又はＬＰＥＣＯＮ４０のうちの１つ以上のエコノマイザに流体的に結合することができる。
【0075】
図５～図８は、本開示の代替実施形態によるガスタービン燃焼システム５００の様々な実施形態を示す図である。図５から図８の実施形態に示され説明された複数の特徴を互いに組み合わせて、更に他の実施形態が生成できることを理解されたい。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲内に入るような修正及び変形を含むことが意図される。ガスタービン燃焼システム５００は、噴射段が独立に加熱されるため、以前の設計よりも様々な種類の燃料及び／又は燃料混合物で動作することができる。図示されるように、ガスタービン燃焼システム５００は、燃焼器１８（図２を参照して説明した燃焼器１８又は別の燃焼器など）を含むことができる。燃焼器１８は、少なくとも２つの噴射段５０２を含むことができる。少なくとも２つの噴射段５０２の各噴射段は、燃料の流れ（独立した個別の燃料の流れなど）を燃焼器１８の燃焼室１７０に噴射するように構成することができる。例示的な実施形態では、少なくとも２つの噴射段は、燃焼器１８の軸方向中心線２７０に対して互いに軸方向に間隔を空けて配置することができる。
【0076】
図５～図８に示すように、少なくとも２つの噴射段５０２は、第１の噴射段５１４、第２の噴射段５１６、及び第３の噴射段５１８を含むことができる。噴射段５１４、５１６、５１８の各々は、燃焼器１８の軸方向中心線２７０に対して軸方向に互いに間隔を空けて配置することができる。図５～図８は３つの噴射段を例示しているが、燃焼器１８は任意の数の噴射段（１個、２個、３個、５個、６個、最大で１０個、又はそれ以上の個数）を含んでいてもよく、特許請求の範囲に特に記載されていない限り、特定の数の噴射段に限定されるべきものではない。
【0077】
多くの実施形態において、ガスタービン燃焼システム５００は、第１の燃料供給部５０６から少なくとも２つの噴射段５０２に燃料を供給するために、少なくとも２つの噴射段５０２と流体連通する燃料供給回路５０４を更に含むことができる。燃料供給回路５０４は、第１の燃料供給部５０６に結合された主ライン５２２と、主ライン５２２に流体的に結合された２つ以上の枝路５２４、５２６、５２８と、２つ以上の枝路５２４、５２６、５２８のうちの２つの枝路を接続する選択可能なバイパスライン５５４と、２つ以上の枝路５２４、５２６、５２８のうちの少なくとも１つ以上の枝路にそれぞれ配された１つ以上の熱交換器５１５、５１７と、１つ以上の熱交換器５１５、５１７の下流に位置する燃料弁５５０と、任意選択で、主熱流体供給部（図示せず）に流体的に結合された主熱交換器であって、熱交換器５１５、５１７の上流側で主ライン５２２に熱的に連通するように配置された主熱交換器（図示せず）とを含む。
【0078】
多くの実施形態では、第１の燃料供給部５０６は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の適切な天然ガスなど）と水素とを含む燃料混合物を含むことができる。例えば、燃料混合物は、約６０％と約９０％との間の水素（例えば、約７０％と約９０％との間の水素、約８０％の水素）を含むことができ、各例において、残りは天然ガスである。他の実施形態では、第１の燃料供給部５０６は、純燃料（他の燃料が混合されていない純水素又は純天然ガスなど）を含むことができる。
【0079】
一部の実施形態（図８に示す実施形態など）では、ガスタービン燃焼システム５００は、少なくとも２つの噴射段５０２の第３の噴射段５１８に流体的に結合された第２の燃料供給部５０７を更に含むことができる。そのような実施形態では、第３の噴射段５１８は、第１の燃料供給部５０６及び他の噴射段５１４、５１６から流体的に分離することができる。第２の燃料供給部５０７は、第１の燃料供給部５０６の燃料（又は燃料混合物）とは異なる燃料（又は燃料混合物）を含むことができる。例えば、例示的な実施形態では、第１の燃料供給部５０６は、天然ガス（メタン、エタン、プロパン、又は他の適切な天然ガスなど）と水素とを含む燃料混合物を供給することができ、第２の燃料供給部５０７は、純燃料（他の燃料及び空気が混合されていない純天然ガス又は純水素など）を含むことができる。
【0080】
様々な実施形態において、燃料供給回路５０４は、第１の噴射段５１４まで延在する第１の枝路５２４と、第２の噴射段５１６まで延在する第２の枝路５２６と、第３の噴射段５１８まで延在する第３の枝路５２８とを含むことができる。このようにして、各ブランチ５２４、５２６、５２８は、それぞれの噴射段５１４、５１６、５１８に燃料を別々に供給することができる。図５～図８に示す実施形態では、第１の枝路５２４及び第２の枝路５２６は、第１の燃料供給部５０６に流体的に結合することができる。一部の実施形態（図５及び図６に示す実施形態など）では、第３の枝路５２８は、第１の燃料供給部５０６に流体的に結合することができる。他の実施形態（図８に示す実施形態など）では、第３の枝路５２８は、第１の燃料供給部５０６から流体的に分離されていてもよい。このような実施形態では、第３の枝路５２８は、第２の燃料供給部５０７に流体的に結合することができる。一部の実施形態では（図７に示すような実施形態）、第３の噴射段５１８は、第１の燃料供給部５０６及び第２の燃料供給部５０７のいずれにも流体的に結合されず、第３の噴射段５１８に燃料が供給されないようにしてもよい。このような実施形態では、第３の噴射段５１８は、流体（例えば、空気）５５２の流れを燃焼室１７０に供給することができる。
【0081】
一部の実施形態（図６及び図７に示す実施形態など）では、燃料供給回路５０４は、第１の枝路５２４と、第２の枝路５２６と第３の枝路５２８とのうちの一方の枝路との間に延在するバイパスライン５５４を含むことができる。例えば、図６に示すように、バイパスライン５５４は、第１の枝路５２４から第３の枝路５２８まで延在することができる。あるいは、図７に示すように、バイパスライン５５４は、第１の枝路５２４から第２の枝路５２６まで延在するようにしてもよい。一部の実施形態において、制御弁５５６は、バイパスライン５５４上に配置することができる。制御弁５５６は、開位置と閉位置との間で作動することができる。更に、制御弁５５６は、部分的に開いて（例えば、完全には閉じておらず、完全に開いてもいない）、制御弁を流れる燃料の流量を制御することができる。
【0082】
例示的な実施形態では、ガスタービン燃焼システム５００は、熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも１つの熱交換器を更に含むことができる。少なくとも１つの熱交換器は、熱交換器が取り付けられる枝路内の燃料の温度を変更するために、第１の枝路５２４、第２の枝路５２６、及び第３の枝路５２８のうちの１つの枝路に熱的に連通するように配置することができる。特に、少なくとも１つの熱交換器は、第１の熱交換器５３４と第２の熱交換器５３６とを含むことができる。第１の熱交換器５３４は、第１の枝路５２４上に熱的に連通するように配置し、第２の熱交換器５３６は、第２の枝路５２６と第３の枝路５２８とのうちの１つの枝路に熱的に連通するように配置して、枝路を流れる燃料の温度を変更することができる。
【0083】
例えば、図５及び図８に示すように、第１の熱交換器５３４は、第１の枝路５２４に熱的に連通するように配置することができ、第２の熱交換器５３６は、第３の枝路５２８に熱的に連通するように配置することができる。あるいは、図６に示すように、高エネルギー熱交換器５１５は第３の枝路５２８に熱的に連通するように配置され、バイパスライン５５４は熱交換器５１５の下流で第１の枝路５２４に接続され、それによって、温度が変更された燃料のフローを第１の枝路５２４に供給し、主ライン５２２からの燃料と混合することができる。あるいは、図７に示すように、第１の熱交換器５３４は、第１の枝路５２４に熱的に連通するように配置することができ、第２の熱交換器５３６は、第２の枝路５２６に熱的に連通するように配置することができる。多くの実施形態において、第２の枝路５２６は、第１の熱交換器５３４の下流において、第１の枝路から延在するようにしてもよい。
【0084】
例示的な実施形態において、第１の熱交換器５３４及び第２の熱交換器５３６は、高エネルギー熱交換器５１５及び低エネルギー熱交換器５１７のうちの一方の熱交換器とすることができる。例えば、第１の熱交換器５３４は、高エネルギー熱交換器５１５及び低エネルギー熱交換器５１７のうちの一方の熱交換器とすることができ、第２の熱交換器５３６は、高エネルギー熱交換器５１５及び低エネルギー熱交換器５１７のうちの他方の熱交換器とすることができる。あるいは、図７に示すように、第１の熱交換器５３４及び第２の熱交換器５３６を、それぞれ高エネルギー熱交換器５１５ａ、５１５ｂとすることができる。高エネルギー熱交換器５１５は、高エネルギー熱流体供給部５１３に流体的に結合することができ、低エネルギー熱交換器５１７は、低温熱流体供給部５１９に流体的に結合することができる。理解されるべきこととして、高エネルギー熱交換器５１５は、低エネルギー熱交換器５１７よりも高い温度で動作してもよいし、低エネルギー熱交換器５１７よりも多くの熱量を燃料供給回路５０４と交換してもよい。このようにして、高エネルギー熱流体供給部５１３からの熱流体は、低温熱流体供給部５１９からの熱流体よりも高い温度とすることができる。多くの実施形態では、高／低エネルギー熱流体供給部５１３、５１９は、熱流体（例えば、水、蒸気、又は他の適切な熱流体）を収容して、それぞれの高／低エネルギー熱交換器５１５、５１７に供給するスタンドアロンタンク、容器、又は他の構造とすることができる。
【0085】
代替的に又は追加的に、高エネルギー熱流体供給部５１３及び低エネルギー熱流体供給部５１９の各々は、それぞれの熱交換器で使用される熱流体をＨＲＳＧ３２から取り出すように、ＨＲＳＧ３２と流体連通することができる。例えば、高エネルギー及び低エネルギーの熱流体供給部５１３、５１９は、高エネルギー及び低エネルギーの熱流体供給部５１３、５１９がＨＰＥＣＯＮ水６８、ＩＰＥＣＯＮ水６９、及び／又はＬＰＥＣＯＮ水７０を熱交換器に供給するように、ＨＰＥＣＯＮ４８、ＩＰＥＣＯＮ４４、及び／又はＬＰＥＣＯＮ４０のうちの１つ以上と流体的に結合することができる。特に、高エネルギー熱流体供給部５１３は、ＨＰＥＣＯＮ水６８及びＩＰＥＣＯＮ水６９のうちの一方の水を高エネルギー熱交換器５１５に供給することができ、低エネルギー熱流体供給部５１９は、ＩＰＥＣＯＮ水６９及びＬＰＥＣＯＮ水７０のうちの一方の水を低エネルギー熱交換器５１７に供給することができる。
【0086】
多くの実施形態では、燃料供給回路５０４は、第１の燃料供給部５０６から延在する主ライン５２２を更に含むことができる。一部の実施形態（図５及び図６に示す実施形態など）では、第１の枝路５２４及び第３の枝路５２８は主ライン５２２から延在し、第１の燃料供給部からの燃料が第１の枝路５２４と第３の枝路５２８の間で分割されるようにすることができる。他の実施形態（図７及び図８に示す実施形態など）では、第１の枝路５２４及び第２の枝路５２６は主ライン５２２から延在し、第１の燃料供給部５０６からの燃料が第１の枝路５２４と第２の枝路５２６との間で分割されるようにすることができる。
【0087】
特定の実施形態では、図５から図８に示すように、燃料弁５５０は、噴射段５１４、５１６、５１８への燃料の流量を制御するために、枝路５２４、５２６、５２８の各々に配置することができる。例えば、燃料弁５５０は、開位置と閉位置との間で独立して作動させることができる。特に、燃料弁５５０を選択的に開いて、第１の燃料供給部５０６及び／又は第２の燃料供給部５０７からそれぞれの噴射段５１４、５１６、５１８に燃料が流れるようにすることができる。対照的に、燃料弁５５０が閉位置にあるとき、第１の燃料供給部５０６及び／又は第２の燃料供給部５０７からの燃料の流れは、制限されるか、又は防止される。更に、燃料弁５５０の各々は、燃料弁を流れる流量を制御するために、部分的に開くことができる（例えば、完全には閉じておらず、完全に開いてもいない）。
【0088】
図４～図８に示す各実施形態では、高い割合の水素（８０％を超え、最大で１００％の水素）を含む燃料を導入する場合、熱交換器４１０、５１５（５１５ａ、５１５ｂ）、５１７を使用して水素含有燃料の温度を下げ、それによって燃料の反応性及び火炎速度を下げることが望まれることがある。更に、水素含有燃料の燃料温度が低下すると、例えば、（図３に示すように）バンドルチューブ燃料ノズル３００を通じて水素含有燃料を導入する場合、ダイナミクスを制御するのに望ましい。各燃料段の温度を独立に制御することにより、ガスタービンオペレータは、出口温度プロファイル、排出物、及びダイナミクスを管理するために、燃焼システムを十分適切に操作することができる。個々の燃料回路用に独立して燃料を加熱することによって、燃料質量流量とは独立して、燃焼器ノズル出口速度を、より高度に制御することができる。例えば、燃料回路は所与の質量流に対して調整され、フラッシュバックに対してより多くのマージンを持つことができる。燃料供給温度が高く、質量流が同じであれば、ノズル出口速度が高くなるからである。
【0089】
ここに記載された説明は、実施例を用いて本発明（最良の態様を含む）を開示し、また、当業者が本発明を実施できるようにする（任意の装置又はシステムを製造すること及び使用すること、並びに組み込まれた任意の方法を実行することを含む）ものである。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって画定され、当業者に思い浮かぶ他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異なっていない構造要素を含む場合、又は特許請求の範囲の文言と実質的に異なっていない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲に含まれることが意図される。
【0090】
本発明のさらなる態様は、以下に記載される。
［実施形態１］
ガスタービン燃焼システムであって、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、第１の燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路であって、前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、前記少なくとも２つの枝路の各々の枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路、及び熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器であって、前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する、少なくとも２つの熱交換器を含む、ガスタービン燃焼システム。
［実施形態２］
前記少なくとも２つの噴射段は、前記燃焼器の軸方向中心線に対して互いに軸方向に間隔を空けて配置されている、実施形態１に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態３］
前記少なくとも２つの枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第１の噴射段に流体的に結合された第１の枝路と、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第２の噴射段に流体的に結合された第２の枝路と、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第３の噴射段に流体的に結合された第３の枝路とを含む、実施形態１及び２のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態４］
前記少なくとも２つの熱交換器は、前記第１の枝路に熱的に連通するように配置された前記第１の熱交換器と、前記第２の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器と、前記第３の枝路に熱的に連通するように配置された第３の熱交換器とを含む、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態５］
前記燃料供給回路は、前記燃料供給部から延在する主ラインを更に含み、前記少なくとも２つの枝路は前記主ラインから延在する、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態６］
主熱流体供給部に流体的に結合され、前記少なくとも２つの熱交換器の上流において、主ラインに熱的に結合するように配置された主熱交換器を更に含む、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態７］
前記少なくとも２つの噴射段の第１の噴射段が、端部カバーに取り付けられた燃料ノズルであって、燃料の第１の流れを前記燃焼器の一次燃焼領域に噴射するよう構成された燃料ノズルである、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態８］
燃焼ライナが、前記燃料ノズルから下流に後方フレームまで延在し、前記少なくとも２つの噴射段の第２の噴射段が、前記燃焼ライナに結合された噴射器であって、前記燃料ノズルの下流に配置された噴射器であり、前記予混合噴射器は、前記燃料の第２の流れを前記燃焼器の二次燃焼領域に噴射するように構成される、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態９］
ガスタービン燃焼システムであって、第１の噴射段、第２の噴射段、及び第３の噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、流体を燃焼器の燃焼室に噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも第１の噴射段及び第２の噴射段と流体連通し、流体としての燃料を第１の噴射段及び第２の噴射段の各々に供給する燃料供給回路であって、第１の噴射段まで延在する第１の枝路と、第２の噴射段まで延在する第２の枝路とを含む燃料供給回路、及び第１の枝路及び第２の枝路のうちの一方の枝路に熱的に連通するように配置された少なくとも１つの熱交換器を含む、ガスタービン燃焼システム。
［実施形態１０］
前記第１の枝路及び第２の枝路は、第１の燃料供給部に流体的に結合されている、実施形態１～９のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１１］
前記燃料供給回路は、前記第１の燃料供給部に流体的に結合された第３の枝路であって、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路を含む、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１２］
第３の枝路が、第２の燃料供給部に流体的に結合され、第３の噴射段まで延在し、前記第３の枝路は、前記第１の燃料供給部から流体的に分離されている、実施形態１～１１のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１３］
前記燃料供給回路は、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路、並びに前記第１の枝路と前記第２の枝路及び前記第３の枝路のうちの一方の枝路との間に延在するバイパスラインを更に含む、実施形態１～１２のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１４］
前記少なくとも１つの熱交換器は、高エネルギー熱交換器及び低エネルギー熱交換器のうちの一方の熱交換器である、実施形態１～１３のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１５］
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第１の枝路に熱的に連通するように配置された第１の熱交換器を含む、実施形態１～１４のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１６］
前記第２の枝路は、前記第１の熱交換器の下流において、前記第１の枝路から延在する、実施形態１～１５のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１７］
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第２の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器を含む、実施形態１～１６のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１８］
前記燃料供給回路は、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路を含み、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第３の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器を含む、実施形態１～１７のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１９］
複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）であって、ＣＣＰＰはガスタービンを含み、ガスタービンは、ガスタービン燃焼システムと、蒸気タービンと、前記ガスタービンと前記蒸気タービンとの間に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを含む。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路であって、前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、前記少なくとも２つの枝路の各枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路、及び熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器であって、前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する、少なくとも２つの熱交換器を含む。
［実施形態２０］
前記熱流体供給部は、前記ＨＲＳＧに流体連通している、実施形態１～１９のうちのいずれかの実施形態に記載のＣＣＰＰ。
［実施形態１］
ガスタービン燃焼システムであって、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、第１の燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路であって、前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、前記少なくとも２つの枝路の各々の枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路、及び熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器であって、前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する、少なくとも２つの熱交換器を含む、ガスタービン燃焼システム。
［実施形態２］
前記少なくとも２つの噴射段は、前記燃焼器の軸方向中心線に対して互いに軸方向に間隔を空けて配置されている、実施形態１に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態３］
前記少なくとも２つの枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第１の噴射段に流体的に結合された第１の枝路と、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第２の噴射段に流体的に結合された第２の枝路と、前記少なくとも２つの噴射段のうちの第３の噴射段に流体的に結合された第３の枝路とを含む、実施形態１及び２のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態４］
前記少なくとも２つの熱交換器は、前記第１の枝路に熱的に連通するように配置された前記第１の熱交換器と、前記第２の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器と、前記第３の枝路に熱的に連通するように配置された第３の熱交換器とを含む、実施形態１～３のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態５］
前記燃料供給回路は、前記燃料供給部から延在する主ラインを更に含み、前記少なくとも２つの枝路は前記主ラインから延在する、実施形態１～４のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態６］
主熱流体供給部に流体的に結合され、前記少なくとも２つの熱交換器の上流において、主ラインに熱的に結合するように配置された主熱交換器を更に含む、実施形態１～５のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態７］
前記少なくとも２つの噴射段の第１の噴射段が、端部カバーに取り付けられた燃料ノズルであって、燃料の第１の流れを前記燃焼器の一次燃焼領域に噴射するよう構成された燃料ノズルである、実施形態１～６のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態８］
燃焼ライナが、前記燃料ノズルから下流に後方フレームまで延在し、前記少なくとも２つの噴射段の第２の噴射段が、前記燃焼ライナに結合された噴射器であって、前記燃料ノズルの下流に配置された噴射器であり、前記予混合噴射器は、前記燃料の第２の流れを前記燃焼器の二次燃焼領域に噴射するように構成される、実施形態１～７のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態９］
ガスタービン燃焼システムであって、第１の噴射段、第２の噴射段、及び第３の噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、流体を燃焼器の燃焼室に噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも第１の噴射段及び第２の噴射段と流体連通し、流体としての燃料を第１の噴射段及び第２の噴射段の各々に供給する燃料供給回路であって、第１の噴射段まで延在する第１の枝路と、第２の噴射段まで延在する第２の枝路とを含む燃料供給回路、及び第１の枝路及び第２の枝路のうちの一方の枝路に熱的に連通するように配置された少なくとも１つの熱交換器を含む、ガスタービン燃焼システム。
［実施形態１０］
前記第１の枝路及び第２の枝路は、第１の燃料供給部に流体的に結合されている、実施形態１～９のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１１］
前記燃料供給回路は、前記第１の燃料供給部に流体的に結合された第３の枝路であって、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路を含む、実施形態１～１０のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１２］
第３の枝路が、第２の燃料供給部に流体的に結合され、第３の噴射段まで延在し、前記第３の枝路は、前記第１の燃料供給部から流体的に分離されている、実施形態１～１１のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１３］
前記燃料供給回路は、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路、並びに前記第１の枝路と前記第２の枝路及び前記第３の枝路のうちの一方の枝路との間に延在するバイパスラインを更に含む、実施形態１～１２のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１４］
前記少なくとも１つの熱交換器は、高エネルギー熱交換器及び低エネルギー熱交換器のうちの一方の熱交換器である、実施形態１～１３のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１５］
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第１の枝路に熱的に連通するように配置された第１の熱交換器を含む、実施形態１～１４のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１６］
前記第２の枝路は、前記第１の熱交換器の下流において、前記第１の枝路から延在する、実施形態１～１５のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１７］
前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第２の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器を含む、実施形態１～１６のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１８］
前記燃料供給回路は、前記第３の噴射段まで延在する第３の枝路を含み、前記少なくとも１つの熱交換器は、前記第３の枝路に熱的に連通するように配置された第２の熱交換器を含む、実施形態１～１７のうちのいずれかの実施形態に記載のガスタービン燃焼システム。
［実施形態１９］
複合サイクル発電所（ＣＣＰＰ）であって、ＣＣＰＰはガスタービンを含み、ガスタービンは、ガスタービン燃焼システムと、蒸気タービンと、前記ガスタービンと前記蒸気タービンとの間に配置された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを含む。ガスタービン燃焼システムは、少なくとも２つの噴射段を含む燃焼器であって、各噴射段は、前記燃焼器の燃焼室に燃料を噴射するように構成されている、燃焼器、少なくとも２つの噴射段と流体連通し、燃料供給部から前記少なくとも２つの噴射段に燃料を供給する燃料供給回路であって、前記燃料供給回路は、少なくとも２つの枝路を含み、前記少なくとも２つの枝路の各枝路は、前記少なくとも２つの噴射段のうちの対応する噴射段に流体的に結合される、燃料供給回路、及び熱流体供給部に流体的に結合された少なくとも２つの熱交換器であって、前記少なくとも２つの熱交換器の各熱交換器は、前記少なくとも２つの枝路のうちの対応する枝路に熱的に連通するように配置され、前記対応する枝路内の燃料の温度を変更する、少なくとも２つの熱交換器を含む。
［実施形態２０］
前記熱流体供給部は、前記ＨＲＳＧに流体連通している、実施形態１～１９のうちのいずれかの実施形態に記載のＣＣＰＰ。
【符号の説明】
【0091】
１０ ＣＣＰＰ
１２ ガスタービン
１８ 燃焼器
２２ 蒸気タービン
３２ ＨＲＳＧ
１４０ 燃焼ノズル
１４２ 端部カバー
１４６ 燃焼ライナ
１７０ 燃焼室
１７２ 一次燃焼領域
１７４ 二次燃焼領域
２０６ 予混合チューブ
２１８ 後方フレーム
２５０ 燃料供給部
２５２ 燃料供給部
２５４ 燃料供給部
４００ ガスタービン燃焼システム
４０２ 噴射段
４０４ 燃料供給回路
４０６ 燃料供給部
４０８ 枝路
４１０ 熱交換器
４１２ 熱流体供給部
４１４ 噴射段
４１６ 噴射段
４１８ 噴射段
４２０ 噴射段
４２２ 主ライン
４２４ 枝路
４２６ 枝路
４２８ 枝路
４３０ 枝路
４３４ 熱交換器
４３６ 熱交換器
４３８ 熱交換器
４４０ 熱交換器
４４６ 主熱交換器
４４８ 熱流体供給部
５００ ガスタービン燃焼システム
５０２ 噴射段
５０４ 燃料供給回路
５０６ 燃料供給部
５１３ 高エネルギー熱流体供給部
５１４ 噴射段
５１５ 熱交換器
５１６ 噴射段
５１７ 熱交換器
５１８ 噴射段
５１９ 熱流体供給部
５２２ 主ライン
５２４ 枝路
５２６ 枝路
５２８ 枝路
５５４ バイパスライン
１２ ガスタービン
１８ 燃焼器
２２ 蒸気タービン
３２ ＨＲＳＧ
１４０ 燃焼ノズル
１４２ 端部カバー
１４６ 燃焼ライナ
１７０ 燃焼室
１７２ 一次燃焼領域
１７４ 二次燃焼領域
２０６ 予混合チューブ
２１８ 後方フレーム
２５０ 燃料供給部
２５２ 燃料供給部
２５４ 燃料供給部
４００ ガスタービン燃焼システム
４０２ 噴射段
４０４ 燃料供給回路
４０６ 燃料供給部
４０８ 枝路
４１０ 熱交換器
４１２ 熱流体供給部
４１４ 噴射段
４１６ 噴射段
４１８ 噴射段
４２０ 噴射段
４２２ 主ライン
４２４ 枝路
４２６ 枝路
４２８ 枝路
４３０ 枝路
４３４ 熱交換器
４３６ 熱交換器
４３８ 熱交換器
４４０ 熱交換器
４４６ 主熱交換器
４４８ 熱流体供給部
５００ ガスタービン燃焼システム
５０２ 噴射段
５０４ 燃料供給回路
５０６ 燃料供給部
５１３ 高エネルギー熱流体供給部
５１４ 噴射段
５１５ 熱交換器
５１６ 噴射段
５１７ 熱交換器
５１８ 噴射段
５１９ 熱流体供給部
５２２ 主ライン
５２４ 枝路
５２６ 枝路
５２８ 枝路
５５４ バイパスライン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【外国語明細書】