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(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】
(24)【登録日】2024-03-12
(45)【発行日】2024-03-21
(54)【発明の名称】ガスタービン設備、及びガスタービンの制御方法
(51)【国際特許分類】
F02C 7/057 20060101AFI20240313BHJP
F23R 3/34 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
F02C7/057
F23R3/34
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2022580595
(86)(22)【出願日】2022-02-03
(86)【国際出願番号】 JP2022004264
(87)【国際公開番号】W WO2022172853
(87)【国際公開日】2022-08-18
【審査請求日】2023-06-23
(31)【優先権主張番号】P 2021021754
(32)【優先日】2021-02-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(74)【代理人】
【識別番号】100161702
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 宏之
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(74)【代理人】
【識別番号】100196689
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 康一郎
(72)【発明者】
【氏名】萩田 達哉
(72)【発明者】
【氏名】林 明典
(72)【発明者】
【氏名】武石 裕行
(72)【発明者】
【氏名】平田 義隆
(72)【発明者】
【氏名】三浦 圭祐
(72)【発明者】
【氏名】柚木 啓太
【審査官】高吉 統久
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０８８１０７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－００３７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８５２２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第５９５０４１７（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２００９－０５２５４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０１５１７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５０－０７０７５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１２６３３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１３０７５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｃ ７／０５７
Ｆ２３Ｒ ３／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する吸気調節器と、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成され、
前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成され、
前記制御装置は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気量が少なくなるよう、前記吸気調節器の動作を制御する吸気制御器を有する、
ガスタービン設備。
【請求項2】
請求項１に記載のガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計をさらに備え、
前記吸気制御器は、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気調節器の動作を制御する、
ガスタービン設備。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング内に戻すことが可能な空気戻しラインと、前記空気戻しライン中を流れる前記圧縮空気である戻し空気の流量を調節可能な戻し空気調節弁と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記戻し空気調節弁の動作を制御する戻し空気制御器と、前記吸気制御器による前記吸気調節器の制御と前記戻し空気制御器による前記戻し空気調節弁の制御とを協調させる協調制御器と、を有し、
前記協調制御器は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御器に、前記戻し空気の流量が多くなるよう前記戻し空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項4】
請求項２に記載のガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング内に戻すことが可能な空気戻しラインと、前記空気戻しライン中を流れる前記圧縮空気である戻し空気の流量を調節可能な戻し空気調節弁と、
をさらに備え、
前記制御装置は、前記戻し空気調節弁の動作を制御する戻し空気制御器と、前記吸気制御器による前記吸気調節器の制御と前記戻し空気制御器による前記戻し空気調節弁の制御とを協調させる協調制御器と、を有し、
前記協調制御器は、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気制御器に前記吸気調節器を制御させると共に、前記戻し空気制御器に前記戻し空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項5】
請求項４に記載のガスタービン設備において、前記協調制御器は、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が前記予め定められた値未満になるよう、前記吸気制御器に前記吸気調節器を制御させた後、第一の場合、第二の場合、及び第三の場合のうちいずれか一の場合に、前記戻し空気制御器に、前記戻し空気調節弁により、前記戻し空気が多くなるよう、前記戻し空気の流量を調節させ、
前記第一の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度が前記未燃分濃度範囲内に収まっていない場合であり、
前記第二の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度をより低下させるという要求を受け付けている場合であり、
前記第三の場合は、前記吸気調節器の動作だけでは、燃空比が予め定めた分大きくならない場合である、
ガスタービン設備。
【請求項6】
請求項３又は４に記載のガスタービン設備において、前記協調制御器は、前記吸気調節器による前記吸気量の調節での燃空比の変化量と前記戻し空気調節弁による前記戻し空気の流量の調節での燃空比の変化量との比が、予め定められた比になるよう、前記吸気制御器に前記吸気調節器を制御させると共に、前記戻し空気制御器に前記戻し空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、前記開口から前記燃焼室内に導入する前記希釈空気の流量を調節する希釈空気調節弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記希釈空気調節弁の動作を制御する希釈空気制御器と、前記吸気制御器による前記吸気調節器の制御と前記希釈空気制御器による前記希釈空気調節弁の制御とを協調させる協調制御器と、を有し、
前記協調制御器は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器に、前記希釈空気の流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項8】
請求項７に記載のガスタービン設備において、前記協調制御器は、前記リーン燃焼領域の燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記吸気制御器による前記吸気調節器の制御で前記吸気量を少なくさせつつ、前記希釈空気制御器による前記希釈空気調節弁の制御で前記希釈空気の流量を多くさせる、
ガスタービン設備。
【請求項9】
請求項３から６のいずれか一項に記載のガスタービン設備において、前記開口から前記燃焼室内に導入する前記希釈空気の流量を調節する希釈空気調節弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記希釈空気調節弁の動作を制御する希釈空気制御器を有し、
前記協調制御器は、前記吸気制御器による前記吸気調節器の制御と、前記戻し空気制御器による前記戻し空気調節弁の制御と、前記希釈空気制御器による前記希釈空気調節弁の制御とを協調させ、
前記協調制御器は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器に、前記希釈空気の流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項10】
請求項９に記載のガスタービン設備において、前記協調制御器は、前記吸気制御器、前記戻し空気制御器及び前記希釈空気制御器に、前記リーン燃焼領域の燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記吸気調節器により前記吸気量を少なくさせ、前記戻し空気調節弁により前記戻し空気の流量を多くさせつつ、前記希釈空気調節弁により前記希釈空気の流量を多くさせる、
ガスタービン設備。
【請求項11】
ガスタービンと、空気戻しラインと、戻し空気調節弁と、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成され、
前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成され、
前記空気戻しラインは、前記圧縮機から吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機内に戻せるよう構成され、
前記戻し空気調節弁は、前記空気戻しライン中を流れる前記圧縮空気である戻し空気の流量を調節できるよう構成され、
前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気の流量が多くなるよう、前記戻し空気調節弁を制御する戻し空気制御器を有する、
ガスタービン設備。
【請求項12】
請求項１１に記載のガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計をさらに備え、
前記戻し空気制御器は、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気調節弁の動作を制御する、
ガスタービン設備。
【請求項13】
請求項１１又は１２に記載のガスタービン設備において、前記開口から前記燃焼室に導入する前記希釈空気の流量を調節する希釈空気調節弁をさらに備え、
前記制御装置は、前記希釈空気調節弁の動作を制御する希釈空気制御器と、前記戻し空気制御器による前記戻し空気調節弁の制御と前記希釈空気制御器による前記希釈空気調節弁の制御とを協調させる協調制御器と、を有し、
前記協調制御器は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器に、前記希釈空気の流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁を制御させる、
ガスタービン設備。
【請求項14】
請求項１３に記載のガスタービン設備において、前記協調制御器は、前記リーン燃焼領域の燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記戻し空気制御器による前記戻し空気調節弁の制御で前記戻し空気の流量を多くさせつつ、前記希釈空気制御器による前記希釈空気調節弁の制御で前記希釈空気の流量を多くさせる、
ガスタービン設備。
【請求項15】
ガスタービンと、希釈空気調節弁と、制御装置と、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成され、
前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成され、
前記希釈空気調節弁は、前記開口から前記燃焼室に導入する前記希釈空気の流量を調節可能な弁であり、
前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量が増加するよう、前記希釈空気調節弁を制御する希釈空気制御器を有する、
ガスタービン設備。
【請求項16】
請求項１５に記載のガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計をさらに備え、
前記希釈空気制御器は、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記希釈空気調節弁を制御する、
ガスタービン設備。
【請求項17】
空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている、
ガスタービンの制御方法において、
前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、
前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、
前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を少なくなする吸気制御工程と、
を実行する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項18】
請求項１７に記載のガスタービンの制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程Ｓ３をさらに実行し、
前記吸気制御工程では、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気量を制御する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項19】
請求項１７又は１８に記載のガスタービンの制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程と共に、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気として、前記圧縮機ケーシング内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程と、
をさらに実行する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項20】
請求項１７から１９のいずれか一項に記載のガスタービンの制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程と共に、前記希釈空気の流量を多くする希釈空気制御工程をさらに実行する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項21】
空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている、
ガスタービンの制御方法において、
前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、
前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、
前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気として、前記圧縮機ケーシング内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程と、
を実行する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項22】
請求項２１に記載のガスタービンの制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程をさらに実行し、
前記戻し空気制御工程では、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気の流量を制御する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項23】
請求項２１又は２２に記載のガスタービンの制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御工程と共に、前記希釈空気の流量を多くする希釈空気制御工程をさらに実行する、
ガスタービンの制御方法。
【請求項24】
空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有し、前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有し、
前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている、
ガスタービンの制御方法において、
前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、
前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、
前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量を多くする希釈空気制御工程と、
を実行する、
ガスタービンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスタービン設備、及びガスタービンの制御方法に関する。
本願は、２０２１年２月１５日に、日本国に出願された特願２０２１－０２１７５４号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
本願は、２０２１年２月１５日に、日本国に出願された特願２０２１－０２１７５４号に基づき優先権を主張し、この内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。
【0003】
このようなガスタービンでは、燃料の燃焼により、ＮＯｘが生成される。このＮＯｘの排出量は、法律等により規制されている。このため、ＮＯｘの排出量を低減する技術が望まれる。
【0004】
例えば、以下の特許文献１には、圧縮機が空気を吸い込む前に、この空気を加熱することで、ＮＯｘの排出量を低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－１６０２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
近年、ガスタービンの燃料として、アンモニアを用いることが注目されている。
【0007】
そこで、本開示は、ガスタービンの燃料としてアンモニアを用いる場合に、ＮＯｘの排出量を低減できる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】
【0008】
前記目的を達成するための一態様としてのガスタービン設備は、
ガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する吸気調節器と、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記制御装置は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気量が少なくなるよう、前記吸気調節器の動作を制御する吸気制御器を有する。
ガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する吸気調節器と、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記制御装置は、前記ＮＯｘ濃度計で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気量が少なくなるよう、前記吸気調節器の動作を制御する吸気制御器を有する。
【0009】
ＮＯｘの発生量は、燃料の燃焼領域における燃空比に応じて変化する。本態様の燃焼器は、燃焼室内に、リッチ燃焼領域と、リーン燃焼領域とが形成される燃焼器である。よって、本態様の燃焼器は、ＲＱＬ（Rich burn quick Quench Lean burn）方式を採用する燃焼器である。また、本態様の燃焼器は、アンモニアを燃料にする。このような燃焼器では、ガスタービンを定格負荷運転から部分負荷運転に移行している過程、及び、ガスタービンが部分負荷運転しているとき等（以下、部分負荷運転時）では、燃焼室に流入する全燃焼用空気に対する燃焼室に噴射される全燃料流量の比である燃焼室燃空比が定格負荷運転時よりも小さくなる。ところで、燃焼器でのＮＯｘの発生量は、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器に限らず、燃料の燃焼領域における燃空比に応じて変化する。ＲＱＬ方式を採用し、アンモニアを燃料とする燃焼器では、部分負荷運転時に、リッチ燃焼領域及びリーン燃焼領域での燃空比がともに小さくなり、燃焼器から排出される燃焼器の燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が高まる。
【0010】
本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、吸気制御器が、吸気量が少なくなるよう、吸気調節器の動作を制御する。本態様のＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、吸気量が少なると、リッチ燃焼領域及びリーン燃焼領域での燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0011】
前記目的を達成するための他の態様としてのガスタービン設備は、
ガスタービンと、空気戻しラインと、戻し空気調節弁と、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記空気戻しラインは、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング内に戻せるよう構成されている。前記戻し空気調節弁は、前記空気戻しライン中を流れる前記圧縮空気である戻し空気の流量を調節できるよう構成されている。前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気の流量が多くなるよう、前記戻し空気調節弁を制御する戻し空気制御器を有する。
ガスタービンと、空気戻しラインと、戻し空気調節弁と、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記空気戻しラインは、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング内に戻せるよう構成されている。前記戻し空気調節弁は、前記空気戻しライン中を流れる前記圧縮空気である戻し空気の流量を調節できるよう構成されている。前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気の流量が多くなるよう、前記戻し空気調節弁を制御する戻し空気制御器を有する。
【0012】
本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、戻し空気制御器が、戻し空気の流量が多くなるよう、戻し空気調節弁の動作を制御する。本態様のＲＱＬ方式を採用する燃焼器では、戻し空気の流量が多くなると、リッチ燃焼領域及びリーン燃焼領域での燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0013】
前記目的を達成するためのさらに他の態様としてのガスタービン設備は、
ガスタービンと、希釈空気調節弁と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記希釈空気調節弁は、前記開口から前記燃焼室に導入する前記希釈空気の流量を調節可能な弁である。前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量が増加するよう、前記希釈空気調節弁を制御する希釈空気制御器を有する。
ガスタービンと、希釈空気調節弁と、制御装置と、を備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。前記燃焼器は、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、が形成されるよう構成されている。前記希釈空気調節弁は、前記開口から前記燃焼室に導入する前記希釈空気の流量を調節可能な弁である。前記制御装置は、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量が増加するよう、前記希釈空気調節弁を制御する希釈空気制御器を有する。
【0014】
本態様では、希釈空気制御器による希釈空気調節弁の制御で、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器における燃焼室内に流入する希釈空気の流量が多くなると、燃焼器本体から燃焼室内に噴射される主燃焼用空気の流量が少なくなる。このため、本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、リーン燃焼領域の燃空比が小さくなり、リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0015】
前記目的を達成するための一態様としてのガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を少なくなする吸気制御工程と、を実行する。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングに吸い込まれる空気の流量である吸気量を少なくなする吸気制御工程と、を実行する。
【0016】
前記目的を達成するための他の態様としてのガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気として、前記圧縮機ケーシング内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程と、を実行する。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシングから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気として、前記圧縮機ケーシング内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程と、を実行する。
【0017】
前記目的を達成するためのさらに他の態様としてのガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量を多くする希釈空気制御工程と、を実行する。
このガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を有する。前記圧縮機は、軸線を中心として回転可能な圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記燃焼器は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室を形成する燃焼室形成器と、前記燃焼室内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気を噴射可能な燃焼器本体と、を有する。前記燃焼室形成器には、前記燃焼室形成器外から前記燃焼室内に前記圧縮空気の一部である希釈空気を導入可能な開口が形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体から前記燃焼室内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気を噴射すると共に、前記開口から前記燃焼室内に前記希釈空気を導入して、前記燃焼室内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体からの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域と、前記リッチ燃焼領域からのガスが前記開口からの前記希釈空気により希釈され、前記希釈空気により希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域と、を形成する燃焼工程と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービンから排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程と、前記ＮＯｘ濃度検知工程で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気の流量を多くする希釈空気制御工程と、を実行する。
【発明の効果】
【0018】
本開示の一態様では、ガスタービンの燃料としてアンモニアを用いる場合に、ＮＯｘの排出量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本開示に係る第一実施形態におけるガスタービン設備の模式的構成図である。
【図2】本開示に係る第一実施形態における燃焼器の模式的断面図である。
【図3】本開示に係る第一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図4】本開示に係る第一実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図5】本開示に係る第一実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【図6】本開示に係る第二実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図7】本開示に係る第二実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図8】本開示に係る第二実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【図9】本開示に係る第三実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図10】本開示に係る第三実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図11】本開示に係る第三実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【図12】本開示に係る第四実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図13】本開示に係る第四実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図14】本開示に係る第四実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【図15】本開示に係る第五実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図16】本開示に係る第五実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図17】本開示に係る第五実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【図18】本開示に係る第六実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図19】本開示に係る第六実施形態におけるガスタービンの制御方法における手順を示すフローチャートである。
【図20】本開示に係る第六実施形態における各種運転形態における燃空比とＮＯｘ濃度及び未燃分濃度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本開示に係るガスタービン設備の各種実施形態及び各種変形例について、図面を用いて説明する。
【0021】
【0022】
本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘ分を分解する脱硝装置２８と、脱硝装置２８から流出した排気ガスを外部に排気する煙突２９と、ガスタービン１０に燃料を供給する燃料供給設備２０と、制御装置５０と、を備える。
【0023】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する圧縮機１４と、圧縮機１４で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１５と、高温高圧の燃焼ガスにより駆動するタービン１６と、吸気ダクト１２と、中間ケーシング１３と、希釈空気調節装置１７と、を備える。
【0024】
圧縮機１４は、ロータ軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１４ｒと、この圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、この圧縮機ケーシング１４ｃの吸込み口に設けられている吸気調節器（以下、ＩＧＶ（inlet guide vａne）とする）１４ｖと、を有する。ＩＧＶ１４ｖは、制御装置５０からの指示に従い圧縮機ケーシング１４ｃ内に吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する。吸気ダクト１２は、圧縮機ケーシング１４ｃの吸込み口に接続されている。
【0025】
タービン１６は、燃焼器１５からの燃焼ガスにより、ロータ軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ１６ｒと、このタービンロータ１６ｒを覆うタービンケーシング１６ｃと、を有する。タービンロータ１６ｒと圧縮機ロータ１４ｒとは、同一のロータ軸線Ａｒを中心として回転可能に相互に連結されて、ガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、例えば、発電機のロータが接続されている。
【0026】
中間ケーシング１３は、ロータ軸線Ａｒが延びている方向で、圧縮機ケーシング１４ｃとタービンケーシング１６ｃとの間に配置され、圧縮機ケーシング１４ｃとタービンケーシング１６ｃとを連結する。この中間ケーシング１３内には、圧縮機１４から吐出された圧縮空気が流入する。
【0027】
燃焼器１５は、中間ケーシング１３に固定されている。この燃焼器１５は、内部に燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、燃焼室１５ｓ内に燃料としてのアンモニア及び圧縮空気を噴射する燃焼器本体１５ｂと、を備える。燃焼室形成器１５ｃは、圧縮機１４からの圧縮空気が流入する中間ケーシング１３内に配置されている。燃焼室１５ｓ内では、燃料が圧縮空気内で燃焼する。燃料の燃焼で生成された燃焼ガスは、燃焼室１５ｓを流れて、タービン１６に送られる。
【0028】
図２に示すように、燃焼室形成器１５ｃには、燃焼室形成器１５ｃ外から燃焼室１５ｓ内に圧縮機１４からの圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。この燃焼器１５は、燃焼室１５ｓ内に、リッチ燃焼領域ＲＡと、クエンチ領域ＱＡと、リーン燃焼領域ＬＡとが形成されるよう構成されている。リッチ燃焼領域ＲＡは、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で燃焼器本体１５ｂからの燃料Ｆを燃焼させる領域である。クエンチ領域ＱＡは、開口１５ｏからの希釈空気Ａｌが導入されてリッチ燃焼領域ＲＡからのガスを希釈する領域である。リーン燃焼領域ＬＡは、クエンチ領域ＱＡからのガス中に含まれる燃料を燃空比が理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させる領域である。よって、この燃焼器１５は、ＲＱＬ（Rich burnquick Quench Lean burn）方式を採用する燃焼器である。なお、リーン燃焼領域ＬＡは、リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが開口１５ｏからの希釈空気Ａｌにより希釈され、希釈空気Ａｌにより希釈された後のガス中に含まれる燃料を、燃空比が理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させる領域と、定義することも可能である。
【0029】
リーン燃焼領域ＬＡからのガスは、タービン１６に送られる。クエンチ領域ＱＡは、このリーン燃焼領域ＬＡに対して燃焼室１５ｓ内のガス流れの上流側に位置している。また、リッチ燃焼領域ＲＡは、クエンチ領域ＱＡに対して燃焼室１５ｓ内のガス流れの上流側に位置している。燃焼器本体１５ｂは、燃焼室１５ｓ内のリッチ燃焼領域ＲＡに、燃料Ｆとしてのアンモニア及び圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射する。
【0030】
希釈空気調節装置１７は、中間ケーシング１３内に配置されている。希釈空気調節装置１７は、希釈空気調節弁１７ｖと、希釈空気ライン１７ｐと、を有する。希釈空気ライン１７ｐは、希釈空気調節弁１７ｖと燃焼室形成器１５ｃの開口１５ｏとを接続する。希釈空気調節弁１７ｖは、希釈空気ライン１７ｐ及び燃焼室形成器１５ｃの開口１５ｏを介して、燃焼室１５ｓ内に導入する希釈空気Ａｌの流量を調節する。この希釈空気Ａｌは、圧縮機１４から中間ケーシング１３内に流入した圧縮空気の一部である。希釈空気調節弁１７ｖは、弁ケーシング１７ｖｃと、弁ケーシング１７ｖｃ内をスライドする弁体ｖｂと、を有する。弁体ｖｂには、開口が形成されている。弁ケーシング１７ｖｃに対して、弁体ｖｂがスライドすることで、弁ケーシング１７ｖｃ内の流路面積が変化し、希釈空気Ａｌの流量が調節される。
【0031】
図１に示すように、圧縮空気戻し装置１８は、空気戻しライン１８ｐと、戻し空気調節弁１８ｖとを有する。空気戻しライン１８ｐは、中間ケーシング１３と吸気ダクト１２とを接続し、圧縮機１４からの吐出された圧縮空気の一部を戻し空気Ａｂとして、圧縮機１４に戻すことが可能である。戻し空気調節弁１８ｖは、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量を調節する。
【0032】
脱硝装置２８には、アンモニアが供給される。この脱硝装置２８は、このアンモニアを用いて、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。
【0033】
燃料供給設備２０は、アンモニアタンク２１と、液体アンモニアライン２２と、アンモニアポンプ２３と、燃料調節弁２４と、気化器２５と、気体アンモニアライン２６と、を有する。
【0034】
アンモニアタンク２１には、液体アンモニアが貯留される。液体アンモニアライン２２は、アンモニアタンク２１と気化器２５とを接続する。この液体アンモニアライン２２には、アンモニアタンク２１からの液体アンモニアを昇圧するアンモニアポンプ２３と、液体アンモニアライン２２を流れる液体アンモニアの流量を調節する燃料調節弁２４と、が設けられている。気化器２５は、液体アンモニアと加熱媒体とを熱交換させて、液体アンモニアを加熱し気化させる熱交換器である。気体アンモニアライン２６は、気化器２５と燃焼器１５とを接続する。この気体アンモニアライン２６は、気化器２５からの気体アンモニアを燃料として、燃焼器１５に導く。
【0035】
ガスタービン設備は、さらに、ＮＯｘ濃度計５８と、未燃分濃度計５９と、を備える。
ＮＯｘ濃度計５８は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知する。未燃分濃度計５９は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知する。
ＮＯｘ濃度計５８は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知する。未燃分濃度計５９は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知する。
【0036】
制御装置５０は、図３に示すように、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、吸気制御器５３と、を有する。燃料流量演算器５１は、外部から負荷要求ＰＷｒを受け付け、この負荷要求ＰＷｒに応じた燃料流量を求め、これを出力する。燃料制御器５２は、液体燃料ラインを流れる燃料の流量が燃料流量演算器５１で求められた燃料流量になるよう、燃料調節弁２４を制御する。吸気制御器５３は、燃料流量演算器５１が求めた燃料流量、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。
【0037】
以上で説明した制御装置５０は、コンピュータである。この制御装置５０は、ハードウェア的には、各種演算を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵのワークエリアになるメモリ等の主記憶装置と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置と、キーボードやマウス等の入力装置と、表示装置と、を有する。燃料流量演算器５１、燃料制御器５２、吸気制御器５３等の制御装置５０における各機能部は、例えば、補助記憶装置に記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行することで、機能する。
【0038】
ここで、図５を参照して、本実施形態のように、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５における燃空比と、ＮＯｘ濃度及び未燃分濃度と、の関係について説明する。
【0039】
ＮＯｘ濃度は、燃空比が理論空燃比Ｒｔの近傍で最大になる。ＮＯｘ濃度が最大になる燃空比（以下、最大ＮＯｘ濃度燃空比）Ｒｍａｘを含む燃空比の領域（以下、中燃空比領域）ＲＲｍでは、後述の他の燃空比の領域ＲＲａ，ＲＲｂよりも、ＮＯｘ濃度が高い。中燃空比領域ＲＲｍは、最大ＮＯｘ濃度燃空比Ｒｍａｘから燃空比が所定分だけ小さい燃空比までの領域と、最大ＮＯｘ濃度燃空比Ｒｍａｘから燃空比が所定分だけ大きい燃空比までの領域と、を合わせた領域である。この中燃空比領域ＲＲｍでは、燃空比が、最大ＮＯｘ濃度燃空比Ｒｍａｘから燃空比が小さくなるに連れて、ＮＯｘ濃度が急激に小さくなる。また、この中燃空比領域ＲＲｍでは、最大ＮＯｘ濃度燃空比Ｒｍａｘから燃空比が大きくなるに連れて、ＮＯｘ濃度が急激に小さくなる。
【0040】
燃空比が中燃空比領域ＲＲｍよりも小さい小燃空比領域ＲＲａでは、ＮＯｘ濃度が極めて低く、且つ、この小燃空比領域ＲＲａ内で燃空比が変化しても、ＮＯｘ濃度はほとんど変化しない。また、燃空比が中燃空比領域ＲＲｍよりも大きい大燃空比領域ＲＲｂでも、ＮＯｘ濃度が極めて低く、且つ、この大燃空比領域ＲＲｂ内で燃空比が変化しても、ＮＯｘ濃度はほとんど変化しない。
【0041】
一方、中燃空比領域ＲＲｍでは、未燃分濃度が極めて低く、この中燃空比領域ＲＲｍで燃空比が変化しても、未燃分濃度はほとんど変化しない。小燃空比領域ＲＲａでは、燃空比が小さくなるに連れて未燃分濃度が次第に大きくなる。また、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１では、未燃分濃度が極めて低く、この領域ＲＲｂ１で燃空比が変化しても、未燃分濃度はほとんど変化しない。大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が大きい領域ＲＲｂ２では、燃空比が大きくなるに連れて、未燃分濃度が急激に高くなる。
【0042】
ガスタービンを定格負荷運転している定格負荷運転時、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｒｒは、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置する。このため、この定格負荷運転時、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度及び未燃分濃度は、極めて低い。また、定格負荷運転時、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｒｌは、少燃空比領域ＲＲａ中で燃空比が大きい領域ＲＲａ１内に位置する。このため、この定格負荷運転時、このリーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度及び未燃分濃度は、極めて低い。なお、燃焼室１５ｓ内に流入する全燃焼用空気（主燃焼用空気Ａｍ＋希釈空気Ａｌ）の流量と燃焼室１５ｓ内に噴射される燃料の流量との比である燃空比（以下、燃焼室燃空比）は、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比とリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比との間の値である。
【0043】
ガスタービン１０を定格負荷運転から部分負荷運転に移行している過程、及び、ガスタービン１０が部分負荷運転しているとき等（以下、部分負荷運転時）では、燃焼器１５に供給される燃料流量が少なくなり、燃焼室燃空比が定格負荷運転時よりも小さくなる。この関係で、部分負荷運転時、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒは、定格負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｒｒより小さくなり、中燃空比領域ＲＲｍ内に位置する。このため、この部分負荷運転時、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度は、定格負荷運転時よりも高くなる。また、この部分負荷運転時、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度は、定格負荷運転時と同様、極めて低い。
【0044】
以上のように、単に部分負荷運転しているときには、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度が高くなり、ガスタービン１０から排気される排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値よりも高くなる場合がある。
【0045】
そこで、本実施形態では、部分負荷運転時におけるＮＯｘ濃度を低下させるために、本実施形態では、吸気制御器５３による吸気量の制御を行う。
【0046】
次に、図４に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0047】
まず、燃焼工程Ｓ１が実行される。この燃焼工程Ｓ１では、燃焼器本体１５ｂから主燃焼用空気Ａｍ及び燃料Ｆとしてのアンモニアが燃焼室１５ｓ内に噴出される。さらに、開口１５ｏから燃焼室１５ｓ内のクエンチ領域ＱＡに希釈空気Ａｌが導入させる。この結果、この燃焼工程Ｓ１では、前述したように、燃焼室１５ｓ内に、リッチ燃焼領域ＲＡと、クエンチ領域ＱＡと、リーン燃焼領域ＬＡとが、形成される。
【0048】
この燃焼工程Ｓ１の実行中、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２では、ＮＯｘ濃度計５８により排気ガス中のＮＯｘ濃度が検知される。また、未燃分濃度検知工程Ｓ３では、未燃分濃度計５９により排気ガス中の未燃分濃度が検知される。
【0049】
吸気制御工程Ｓ４では、吸気制御器５３が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、圧縮機ケーシング１４ｃ内に吸い込まれる空気の流量である吸気量が少なくなることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、ＩＧＶ１４ｖの動作を制御する。具体的に、吸気制御工程Ｓ４では、例えば、まず、吸気制御器５３が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。そして、吸気制御器５３は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、圧縮機ケーシング１４ｃ内に吸い込まれる空気の流量である吸気量が予め定められた分だけ少なることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、ＩＧＶ１４ｖの動作を制御する。また、吸気制御器５３は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が増加中であると判断すると、予め定められた関係を用いて、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じた吸気量（又はＩＧＶ開度）を定めてもよい。ここで、予め定められた関係とは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり（且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まる）吸気量（又はＩＧＶ開度）との関係である。
【0050】
ここで、予め定められた未燃分濃度範囲は、ＮＯｘ濃度に応じて定まる上限未燃分濃度と下限未燃分濃度との間の範囲である。ガスタービン１０から排気される排気ガス中の未燃分は、本実施形態ではアンモニアである。脱硝装置２８は、前述したように、アンモニアを用いて、ガスタービン１０からの排気ガス中に含まれるＮＯｘを窒素と水蒸気とに分解する。このため、排気ガス中に未燃分としてのアンモニアが含まれていると、この排気ガス中のアンモニアをＮＯｘの分解反応に利用でき、脱硝装置２８に供給するアンモニアの量を抑えることができる。そこで、本実施形態では、排気ガス中の未燃分がＮＯｘ濃度に応じて予め定められた未燃分濃度範囲内に収めるよう、ＩＧＶ１４ｖの動作を制御する。
【0051】
以上のＩＧＶ１４ｖの動作制御により、ＩＧＶ１４ｖ開度が小さくなり、圧縮機ケーシング１４ｃ内に吸い込まれる空気の量である吸気量が少なくなる。
【0052】
負荷が一定で、吸気量が予め定められた分だけ少なくなると、燃焼室燃空比は予め定められた分だけ大きくなる。この結果、図５に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に吸気量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｉｌは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｐｌより予め定められた分だけ大きくなり、小燃空比領域ＲＲａ中で燃空比が大きい領域ＲＲａ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に吸気量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0053】
よって、本実施形態では、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0054】
【0055】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、脱硝装置２８と、煙突２９と、燃料供給設備２０と、制御装置５０ａと、を備える。但し、図６に示すように、本実施形態の制御装置５０ａは、第一実施形態の制御装置５０と異なる。
【0056】
本実施形態の制御装置５０ａは、第一実施形態の制御装置５０と同様、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、を有する。本実施形態の制御装置５０ａは、さらに、戻し空気制御器５４と、第一実施形態の吸気制御器５３と異なる吸気制御器５３ａと、を有する。
【0057】
本実施形態の吸気制御器５３ａは、第一実施形態の吸気制御器５３と同様、燃料流量演算器５１からの燃料流量に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。但し、本実施形態の吸気制御器５３ａは、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御しない。この替わりに、戻し空気制御器５４は、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。
【0058】
次に、図７に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0059】
まず、第一実施形態と同様に、燃焼工程Ｓ１が実行される。さらに、この燃焼工程Ｓ１の実行中、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。
【0060】
戻し空気制御工程Ｓ５では、戻し空気制御器５４が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。具体的に、戻し空気制御工程Ｓ５では、例えば、まず、戻し空気制御器５４が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。そして、戻し空気制御器５４は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。この戻し空気調節弁１８ｖの動作制御により、戻し空気調節弁１８ｖの弁開度が大きくなり、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなる。また、戻し空気制御器５４は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が増加中であると判断すると、予め定められた関係を用いて、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じた戻し空気量（又は戻し空気調節弁の開度）を定めてもよい。ここで、予め定められた関係とは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり（且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まる）戻し空気量（又は戻し空気調節弁の開度）との関係である。
【0061】
負荷一定で、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなると、第一実施形態において、吸気量を少なくした場合と同様に、燃焼室燃空比は予め定められた分だけ大きくなる。この結果、図８に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｂｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に戻し空気Ａｂの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｂｌは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｐｌより予め定められた分だけ大きくなり、小燃空比領域ＲＲａ中で燃空比が大きい領域ＲＲａ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に戻し空気Ａｂの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0062】
よって、本実施形態では、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0063】
【0064】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、脱硝装置２８と、煙突２９と、燃料供給設備２０と、制御装置５０ｂと、を備える。但し、図９に示すように、本実施形態の制御装置５０ｂは、第一実施形態の制御装置５０と異なる。
【0065】
本実施形態の制御装置５０ｂは、第一実施形態の制御装置５０と同様、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、を有する。本実施形態の制御装置５０ｂは、さらに、希釈空気制御器５５と、第一実施形態の吸気制御器５３と異なる吸気制御器５３ａと、を有する。
【0066】
本実施形態の吸気制御器５３ａは、第一実施形態の吸気制御器５３と同様、燃料流量演算器５１からの燃料流量に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。但し、本実施形態の吸気制御器５３ａは、第二実施形態の吸気制御器５３ａと同様、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御しない。この替わりに、希釈空気制御器５５は、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する。
【0067】
次に、図１０に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0068】
まず、第一実施形態と同様に、燃焼工程Ｓ１が実行される。さらに、この燃焼工程Ｓ１の実行中、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。
【0069】
希釈空気制御工程Ｓ６では、希釈空気制御器５５が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、燃焼室１５ｓ内に導入する希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する。具体的に、希釈空気制御工程Ｓ６では、例えば、まず、希釈空気制御器５５が、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。そして、希釈空気制御器５５は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、燃焼室１５ｓ内に導入する希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する。この希釈空気調節弁１７ｖの動作制御により、燃焼室１５ｓ内に流入する希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなる一方で、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が予め定められた分だけ少なくなる。また、希釈空気制御器５５は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が増加中であると判断すると、予め定められた関係を用いて、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じた希釈空気量（又は希釈空気調節弁の開度）を定めてもよい。ここで、予め定められた関係とは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度と、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり（且つ未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まる）希釈空気量（又は希釈空気調節弁の開度）との関係である。
【0070】
この希釈空気調節弁１７ｖの以上の動作制御のみでは、燃焼室空燃比は変化しない。
【0071】
前述したように、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が予め定められた分だけ少なくなると、図１１に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｃｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなっても、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比Ｒｃｌは、前述の単なる部分負荷運転時におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｐｌと変わらない。これは、希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の空気の流量が予め定められた分だけ少なくなるからである。このため、部分負荷運転時に希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0072】
よって、本実施形態でも、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0073】
【0074】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、脱硝装置２８と、煙突２９と、燃料供給設備２０と、制御装置５０ｃと、を備える。但し、図１２に示すように、本実施形態の制御装置５０ｃは、第一実施形態の制御装置５０と異なる。
【0075】
本実施形態の制御装置５０ｃは、第一実施形態の制御装置５０と同様、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、を有する。本実施形態の制御装置５０ｃは、さらに、戻し空気制御器５４ｃと、協調制御器５６と、第一実施形態の吸気制御器５３と異なる吸気制御器５３ｃと、を有する。
【0076】
本実施形態の吸気制御器５３ｃは、第一実施形態の吸気制御器５３と同様、燃料流量演算器５１からの燃料流量に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。また、本実施形態の吸気制御器５３ｃは、協調制御器５６からの指示に応じてＩＧＶ１４ｖを制御する。戻し空気制御器５４ｃは、協調制御器５６からの指示に応じて、戻し空気調節弁１８ｖを制御する。協調制御器５６は、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、吸気制御器５３ｃによるＩＧＶ１４ｖの動作制御と戻し空気制御器５４ｃによる戻し空気調節弁１８ｖの動作制御とを協調させる。
【0077】
次に、図１３に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0078】
まず、第一実施形態と同様に、燃焼工程Ｓ１が実行される。さらに、この燃焼工程Ｓ１の実行中、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。
【0079】
協調制御器５６は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、吸気制御器５３ｃにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示する。具体的に、例えば、協調制御器５６は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。そして、協調制御器５６は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、吸気制御器５３ｃにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示する。このとき、協調制御器５６は、吸気量が予め定められた分だけ少なることで、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になるよう、吸気制御器５３ｃに指示する。吸気制御器５３ｃは、この指示を受けると、吸気制御工程Ｓ４ｃにおいて、吸気量が予め定められた分だけ少なって、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になるよう、ＩＧＶ１４ｖの動作を制御する。このＩＧＶ１４ｖの動作制御により、ＩＧＶ１４ｖ開度が小さくなり、圧縮機ケーシング１４ｃ内に吸い込まれる吸気量が少なくなる。
【0080】
吸気量が予め定められた分だけ少なくなると、燃焼室燃空比は予め定められた分だけ大きくなる。この結果、図１４に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に吸気量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｉｌは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｐｌより予め定められた分だけ大きくなり、小燃空比領域ＲＲａ中で燃空比が大きい領域ＲＲａ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に吸気量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、前述の単なる部分負荷運転時よりも、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を低くすることができる。
【0081】
協調制御器５６は、吸気制御器５３ｃによりＩＧＶ１４ｖの動作制御された後、以下の第一の場合、第二の場合、及び第三の場合であるかを判断する。
第一の場合：排気ガス中の未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まっていない場合
第二の場合：オペレター等から排気ガス中の未燃分濃度をより低下さるという要求を受け付けている場合
第三の場合：ＩＧＶ１４ｖの動作だけでは、燃空比が予め定められた分大きくならない場合
第一の場合：排気ガス中の未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まっていない場合
第二の場合：オペレター等から排気ガス中の未燃分濃度をより低下さるという要求を受け付けている場合
第三の場合：ＩＧＶ１４ｖの動作だけでは、燃空比が予め定められた分大きくならない場合
【0082】
協調制御器５６は、吸気制御器５３ｃによりＩＧＶ１４ｖの動作制御された後、第一の場合、又は第二の場合であると判断すると、戻し空気制御器５４ｃに戻し空気調節弁１８ｖを制御するよう指示する。
【0083】
協調制御器５６は、第一の場合であると判断すると、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くすることで、未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、戻し空気制御器５４ｃに指示する。戻し空気制御器５４ｃは、この指示を受けると、戻し空気制御工程Ｓ５ｃにおいて、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、戻し空気調節弁１８ｖを制御する。この戻し空気調節弁１８ｖの動作制御により、戻し空気調節弁１８ｖの弁開度が大きくなり、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなる。
【0084】
また、協調制御器５６は、第二の場合であると判断すると、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、未燃分濃度がより低くなるよう、戻し空気制御器５４ｃに指示する。戻し空気制御器５４ｃは、この指示を受けると、戻し空気制御工程Ｓ５ｃにおいて、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、未燃分濃度がより低くなるよう、戻し空気調節弁１８ｖを制御する。この戻し空気調節弁１８ｖの動作制御により、戻し空気調節弁１８ｖの弁開度が大きくなり、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなる。
【0085】
また、協調制御器５６は、第三の場合であると判断すると、空気戻しライン１８ｐを流れる戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなることで、燃空比が予め定められた分大きくなるよう、戻し空気制御器５４ｃに指示する。戻し空気制御器５４ｃは、この指示を受けると、未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、戻し空気調節弁１８ｖを制御する。この戻し空気調節弁１８ｖの動作制御により、戻し空気調節弁１８ｖの弁開度が大きくなり、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなる。
【0086】
以上の戻し空気制御工程Ｓ５ｃの実行で、図１４に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｂｒは、前述の吸気制御工程Ｓ４ｃの実行後におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収める、又はリッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度をより低くすることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｉｂｌは、前述の吸気制御工程Ｓ４ｃの実行後におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｌより予め定められた分だけ大きくなり、小燃空比領域ＲＲａ中で燃空比が大きい領域ＲＲａ１内に位置するようになる。
このため、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収める、又はリーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度をより低くすることができる。
このため、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収める、又はリーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度をより低くすることができる。
【0087】
よって、本実施形態では、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収める、又はこの排気ガス中の未燃分濃度をより低くすることができる。
【0088】
ところで、吸気制御工程の実行でも、戻し空気制御工程の実行でも、以上で説明したように、燃空比を変えることができる。このため、吸気制御工程と戻し空気制御工程とのうち、いずれか一方を実行すれば、ＮＯｘ濃度及び未燃分濃度を調節することができる。但し、戻し空気制御工程を実行すると、戻し空気の流量が増えるため、圧縮機１４の負荷が高まる。このため、戻し空気制御工程を実行した場合、吸気制御工程を実行した場合よりも、ガスタービン効率が低くなる。言い換えると、戻し空気制御工程を実行する場合よりも、吸気制御工程を実行する方が、ガスタービン効率が高くなる。また、戻し空気制御工程を実行すると、高温の圧縮空気の一部が圧縮機１４に戻る関係で、燃焼器１５に流入する圧縮空気の温度が、吸気制御工程を実行した場合よりも、高くなる。この結果、戻し空気制御工程を実行すると、吸気制御工程を実行した場合よりも、燃料の燃焼性が高まり、未燃分濃度が低くなる。
【0089】
よって、ガスタービン効率を優先する場合には、吸気制御工程を実行することが好ましく、未燃分濃度の低下を優先する場合には、戻し空気制御工程を実行することが好ましい。
【0090】
そこで、本実施形態では、ＮＯｘ濃度の低減を図りつつもガスタービン効率の低下を抑えるために、まず、吸気制御工程Ｓ４ｃを実行する。そして、この吸気制御工程Ｓ４ｃ後に、前述の第一の場合又は第二の場合には、効果的に未燃分濃度を低下させるために、戻し空気制御工程Ｓ５ｃを実行する。
【0091】
以上のように、本実施形態では、吸気制御工程Ｓ４ｃの実行後に、戻し空気制御工程Ｓ５ｃを実行する。しかしながら、吸気制御工程Ｓ４ｃと戻し空気制御工程Ｓ５ｃとを並行して実行してもよい。この場合、協調制御器５６は、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、吸気制御工程Ｓ４ｃ及び戻し空気制御工程Ｓ５ｃの実行での燃空比の増加量を、ＮＯｘ濃度に応じた予め定められた量に定める。次に、協調制御器５６は、吸気制御工程Ｓ４ｃのみの実行での燃空比の増加量分と、戻し空気制御工程Ｓ５ｃのみの実行での燃空比の増加量との比を予め定められた比にする。そして、協調制御器５６は、この比と、吸気制御工程Ｓ４ｃ及び戻し空気制御工程Ｓ５ｃの実行での燃空比の増加量とから、各工程での燃空比の増加量を求める。最後に、協調制御器５６は、吸気制御器５３ｃに対して、吸気制御工程Ｓ４ｃの実行による燃空比の増加量を伝え、戻し空気制御器５４ｃに対して、戻し空気制御工程Ｓ５ｃの実行による燃空比の増加量を伝える。すなわち、この場合、ＩＧＶ１４ｖによる吸気量の調節での燃空比の変化量と戻し空気調節弁１８ｖによる戻し空気Ａｂの流量の調節での燃空比の変化量との比が、予め定められた比になるよう、吸気制御器５３ｃに吸気調節器を制御させると共に、戻し空気制御器５４ｃに戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
【0092】
以上にように、吸気制御工程Ｓ４ｃと戻し空気制御工程Ｓ５ｃとを並行して実行し、且つガスタービン効率を優先する場合、吸気制御工程Ｓ４ｃのみの実行での燃空比の増加量分を戻し空気制御工程Ｓ５ｃのみの実行での燃空比の増加量より多くなるよう、前述の予め定められた比を定めるとよい。また、未燃分濃度の低下を優先する場合には、戻し空気制御工程Ｓ５ｃのみの実行での燃空比の増加量を吸気制御工程Ｓ４ｃのみの実行での燃空比の増加量分より多くなるよう、前述の予め定められた比を定めるとよい。なお、この予め定められた比は、外部から協調制御器５６に記憶され、協調制御器５６は、この予め定められた比を用いて協調制御を行う。
【0093】
また、前述したように、吸気量の変化に対するＮＯｘ濃度及び未燃分濃度の変化感度と、戻し空気量の変化に対するＮＯｘ濃度及び未燃分濃度の変化感度とは、異なる。このため、吸気制御工程Ｓ４ｃと戻し空気制御工程Ｓ５ｃとを並行して実行する場合、例えば、ＩＧＶ開度を大きくさせつつ、戻し空気調節弁１８ｖの大きくさせ、且つこれらの動作量の比を適切に設定すれば、ＮＯｘ濃度を一定に保ちつつ未燃分濃度を低下させることも可能である。このように、ＩＧＶ１４ｖの動作と戻し空気調節弁１８ｖの動作とを協調制御することで、排気ガスのＮＯｘと未燃分との存在比を変更することができ、排気ガスの性状を脱硝に有利な性状にすることができる。
【0094】
【0095】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、脱硝装置２８と、煙突２９と、燃料供給設備２０と、制御装置５０ｄと、を備える。但し、図１５に示すように、本実施形態の制御装置５０ｄは、第一実施形態の制御装置５０と異なる。
【0096】
本実施形態の制御装置５０ｄは、第一実施形態の制御装置５０と同様、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、を有する。本実施形態の制御装置５０ｄは、さらに、希釈空気制御器５５ｄと、協調制御器５６ｄと、第一実施形態の吸気制御器５３と異なる吸気制御器５３ｄと、を有する。
【0097】
本実施形態の吸気制御器５３ｄは、第一実施形態の吸気制御器５３と同様、燃料流量演算器５１からの燃料流量に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。また、本実施形態の吸気制御器５３ｄは、協調制御器５６ｄからの指示に応じてＩＧＶ１４ｖを制御する。希釈空気制御器５５ｄは、協調制御器５６ｄからの指示に応じて、希釈空気調節弁１７ｖを制御する。協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、吸気制御器５３ｄによるＩＧＶ１４ｖの動作制御と希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの動作制御とを協調させる。
【0098】
次に、図１６に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0099】
まず、第一実施形態と同様に、燃焼工程Ｓ１が実行される。さらに、この燃焼工程Ｓ１の実行中、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。
【0100】
協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、吸気制御器５３ｄにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示すると共に、希釈空気制御器５５ｄに希釈空気調節弁１７ｖを制御するよう指示する。具体的に、例えば、協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。
そして、協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、吸気制御器５３ｄにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示すると共に、希釈空気制御器５５ｄに希釈空気調節弁１７ｖを制御するよう指示する。
そして、協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、吸気制御器５３ｄにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示すると共に、希釈空気制御器５５ｄに希釈空気調節弁１７ｖを制御するよう指示する。
【0101】
ここで、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったとき、仮に、吸気制御工程を実行せず、第三実施形態と同様に、希釈空気制御工程のみを実行したとする。この場合、前述したように、図１１を用いて前述したように、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比Ｒｃｌは、前述の単なる部分負荷運転時におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｐｌと変わらない。
【0102】
そこで、本実施形態では、協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり、且つ、リーン燃焼領域ＬＡから流出するガス中の未燃分濃度が高くならず、未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの制御と、吸気制御器５３ｄによるＩＧＶ１４ｖの制御とを協調制御する。具体的に、協調制御器５６ｄは、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、吸気制御器５３ｄによるＩＧＶ１４ｖの制御で吸気量を少なくさせつつ、希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
【0103】
以上のような協調制御器５６ｄから、吸気制御器５３ｄ及び希釈空気制御器５５ｄへの指示により、吸気制御器５３ｄ及び希釈空気制御器５５ｄが動作し、吸気制御工程Ｓ４ｄ及び希釈空気制御工程Ｓ６ｄが実行される。
【0104】
ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったとき、吸気制御工程Ｓ４ｄ及び希釈空気制御工程Ｓ６ｄが実行されると、吸気量が予め定められた分だけ少なくなって、希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなる。この結果、図１７に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｃｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に吸気量及び希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｉｃｌは、部分負荷運転時であっても、希釈空気制御工程Ｓ６ｄのみを実行した場合におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｃｌより予め定められた分だけ大きくなる。このため、部分負荷運転時に吸気量及び希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を低く抑えて、予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0105】
よって、本実施形態では、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0106】
以上のように、本実施形態の協調制御器５６ｄは、吸気制御器５３ｄによるＩＧＶ１４ｖの動作制御と希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの動作制御とを協調させる。しかしながら、協調制御器５６ｄは、戻し空気制御器５４ｄによる戻し空気調節弁１８ｖの動作制御と希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの動作制御とを協調させてもよい。
【0107】
この場合、協調制御器５６ｄは、ＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり、且つ、リーン燃焼領域ＬＡから流出するガス中の未燃分濃度が高くならず、未燃分濃度が予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、吸気制御器５３ｄによるＩＧＶ１４ｖの動作制御と、希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調制御する。具体的に、協調制御器５６ｄは、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、戻し空気制御器５４ｄによる戻し空気調節弁１８ｖの制御で戻し空気Ａｂの流量を多くさせつつ、希釈空気制御器５５ｄによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
【0108】
【0109】
本実施形態のガスタービン設備は、第一実施形態と同様、ガスタービン１０と、圧縮空気戻し装置１８と、脱硝装置２８と、煙突２９と、燃料供給設備２０と、制御装置５０ｅと、を備える。但し、図１８に示すように、本実施形態の制御装置５０ｅは、第一実施形態の制御装置５０と異なる。
【0110】
本実施形態の制御装置５０ｅは、第一実施形態の制御装置５０と同様、燃料流量演算器５１と、燃料制御器５２と、を有する。本実施形態の制御装置５０ｅは、さらに、戻し空気制御器５４ｅと、希釈空気制御器５５ｅと、協調制御器５６ｅと、第一実施形態の吸気制御器５３と異なる吸気制御器５３ｅと、を有する。
【0111】
本実施形態の吸気制御器５３ｅは、第一実施形態の吸気制御器５３と同様、燃料流量演算器５１からの燃料流量に応じて、ＩＧＶ１４ｖを制御する。また、本実施形態の吸気制御器５３ｅは、協調制御器５６ｅからの指示に応じてＩＧＶ１４ｖを制御する。戻し空気制御器５４ｅは、協調制御器５６ｅからの指示に応じて、戻し空気調節弁１８ｖを制御する。希釈空気制御器５５ｅは、協調制御器５６ｅからの指示に応じて、希釈空気調節弁１７ｖを制御する。協調制御器５６ｅは、ＮＯｘ濃度計５８が検知したＮＯｘ濃度、及び未燃分濃度計５９が検知した未燃分濃度に応じて、吸気制御器５３ｅによるＩＧＶ１４ｖの動作制御と戻し空気制御器５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの動作制御と希釈空気制御器５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖの動作制御とを協調させる。
【0112】
次に、図１９に示すフローチャートに従って、本実施形態におけるガスタービン１０の制御方法の実行手順について説明する。
【0113】
まず、第一実施形態と同様に、燃焼工程Ｓ１が実行される。さらに、この燃焼工程Ｓ１の実行中、第一実施形態と同様に、ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２及び未燃分濃度検知工程Ｓ３が実行される。
【0114】
協調制御器５６ｅは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度に応じて、吸気制御器５３ｅにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示し、戻し空気制御器５４ｅに戻し空気調節弁１８ｖを制御するよう指示し、さらに、希釈空気制御器５５ｅに希釈空気調節弁１７ｖを制御するよう指示する。具体的に、例えば、協調制御器５６ｅは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったか否かを判断する。そして、協調制御器５６ｅは、ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったと判断すると、吸気制御器５３ｅにＩＧＶ１４ｖを制御するよう指示し、戻し空気制御器５４ｅに戻し空気調節弁１８ｖを制御するよう指示し、さらに、希釈空気制御器５５ｅに希釈空気調節弁１７ｖを制御するよう指示する。
【0115】
この結果、吸気制御器５３ｅによる吸気制御工程Ｓ４ｅ、戻し空気制御器５４ｅによる戻し空気制御工程Ｓ５ｅ、及び、希釈空気制御器５５ｅによる希釈空気制御工程Ｓ６ｅが実行される。
【0116】
この場合、前述の第四実施形態と同様に、協調制御器５６ｅは、吸気制御器５３ｅによるＩＧＶ１４ｖの制御と戻し空気制御器５４ｅに戻し空気調節弁１８ｖの制御とを協調制御する。よって、この場合でも、吸気制御工程Ｓ４ｅを実行した後に、戻し空気制御工程Ｓ５ｅを実行してもよいし、吸気制御工程Ｓ４ｅと戻し空気制御工程Ｓ５ｅとを並行して実行してもよい。また、この場合、協調制御器５６ｅは、前述の第五実施形態と同様に、吸気制御器５３ｅによるＩＧＶ１４ｖの制御及び戻し空気制御器５４ｅに戻し空気調節弁１８ｖの制御に対して、希釈空気制御器５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖを協調制御する。
【0117】
ＮＯｘ濃度計５８で検知されたＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になったとき、吸気制御工程Ｓ４ｅ、戻し空気制御工程Ｓ５ｅ及び希釈空気制御工程Ｓ６ｅが実行されると、吸気量が予め定められた分だけ少なり、戻し空気Ａｂの流量が予め定められた分だけ多くなり、希釈空気Ａｌの流量が予め定められた分だけ多くなる。この結果、図２０に示すように、リッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｉｂｃｒは、部分負荷運転時であっても、前述の単なる部分負荷運転時におけるリッチ燃焼領域ＲＡでの燃空比Ｒｐｒより予め定められた分だけ大きくなり、大燃空比領域ＲＲｂ中で燃空比が小さい領域ＲＲｂ１内に位置するようになる。このため、部分負荷運転時に、吸気量、戻し空気Ａｂの流量、及び希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リッチ燃焼領域ＲＡから流出したガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。また、リーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｉｂｃｌは、部分負荷運転時であっても、希釈空気制御工程のみを実行した場合におけるリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比Ｒｃｌより予め定められた分だけ大きくなる。このため、部分負荷運転時に、吸気量、戻し空気Ａｂの流量、及び希釈空気Ａｌの流量を前述したように制御することで、部分負荷運転時であっても、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、リーン燃焼領域ＬＡから流出したガス中の未燃分濃度を低く抑えて、予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0118】
よって、本実施形態では、部分負荷運転時においても、ガスタービン１０から排気された排気ガス中のＮＯｘ濃度を極めて低く抑えることができる上に、この排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内に収めることができる。
【0119】
「変形例」
以上の各実施形態におけるＮＯｘ濃度計５８は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知する。また、未燃分濃度計５９は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知する。しかしながら、ＮＯｘ濃度計５８は、脱硝装置２８から排気された排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知してもよい。また、未燃分濃度計５９は、脱硝装置２８から排気された排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知してもよい。
以上の各実施形態におけるＮＯｘ濃度計５８は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知する。また、未燃分濃度計５９は、ガスタービン１０から排気され脱硝装置２８に流入する前の排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知する。しかしながら、ＮＯｘ濃度計５８は、脱硝装置２８から排気された排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度を検知してもよい。また、未燃分濃度計５９は、脱硝装置２８から排気された排気ガス中に含まれる未燃分であるアンモニアの濃度を検知してもよい。
【0120】
以上の各実施形態における燃焼室形成器１５ｃは、複数の開口１５ｏを有してもよい。この場合、複数の開口１５ｏのうち、少なくとも一の開口１５ｏに希釈空気調節装置１７が接続されていればよい。
【0121】
以上の各実施形態における希釈空気調節装置１７は、希釈空気調節弁１７ｖと、希釈空気ライン１７ｐと、を有する。しかしながら、希釈空気調節装置１７は、希釈空気ライン１７ｐが無くてもよい。この場合、希釈空気調節弁１７ｖの弁ケーシング１７ｖｃは、燃焼室形成器１５ｃに直接接続される。
【0122】
以上の各実施形態におけるガスタービン設備は、いずれも、圧縮空気戻し装置１８、及び希釈空気調節装置１７を備える。しかしながら、以上の各実施形態のうち、戻し空気制御工程を実行しない実施形態におけるガスタービン設備では、圧縮空気戻し装置１８を省略してもよい。また、以上の各実施形態のうち、希釈空気制御工程を実行しない実施形態におけるガスタービン設備では、希釈空気調節装置１７を省略してもよい。
【0123】
以上、本開示の実施形態及び変形例について詳述したが、本開示は上記実施形態及び上記変形例に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加、変更、置き換え、部分的削除等が可能である。
【0124】
「付記」
以上の実施形態におけるガスタービン設備は、例えば、以下のように把握される。
以上の実施形態におけるガスタービン設備は、例えば、以下のように把握される。
【0125】
（１）第一態様におけるガスタービン設備は、
ガスタービン１０と、前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計５８と、制御装置５０，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、前記圧縮機ケーシング１４ｃに吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する吸気調節器１４ｖと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記制御装置５０，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気量が少なくなるよう、前記吸気調節器１４ｖの動作を制御する吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅを有する。
ガスタービン１０と、前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計５８と、制御装置５０，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、前記圧縮機ケーシング１４ｃに吸い込まれる空気の流量である吸気量を調節する吸気調節器１４ｖと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記制御装置５０，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気量が少なくなるよう、前記吸気調節器１４ｖの動作を制御する吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅを有する。
【0126】
ＮＯｘの発生量は、燃料の燃焼領域における燃空比に応じて変化する。本態様の燃焼器１５は、燃焼室１５ｓ内に、リッチ燃焼領域ＲＡと、リーン燃焼領域ＬＡとが形成される燃焼器である。よって、本態様の燃焼器１５は、ＲＱＬ（Rich burn quick Quench Leanburn）方式を採用する燃焼器である。また、本態様の燃焼器１５は、アンモニアを燃料にする。このような燃焼器１５では、ガスタービン１０を定格負荷運転から部分負荷運転に移行している過程、及び、ガスタービン１０が部分負荷運転しているとき等（以下、部分負荷運転時）では、燃焼室１５ｓに流入する全燃焼用空気に対する燃焼室１５ｓに噴射される全燃料流量の比である燃焼室燃空比が定格負荷運転時よりも小さくなる。ところで、燃焼器１５でのＮＯｘの発生量は、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５に限らず、燃料の燃焼領域における燃空比に応じて変化する。ＲＱＬ方式を採用し、アンモニアを燃料とする燃焼器１５では、部分負荷運転時に、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに小さくなり、燃焼器１５から排出される燃焼器１５の燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が高まる。
【0127】
本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅが、吸気量が少なくなるよう、吸気調節器１４ｖの動作を制御する。本態様のＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、吸気量が少なると、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0128】
（２）第二態様におけるガスタービン設備は、
前記第一態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備え、前記吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気調節器１４ｖの動作を制御する。
前記第一態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備え、前記吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気調節器１４ｖの動作を制御する。
【0129】
燃焼器１５での未燃分の残留量は、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５に限らず、燃料の燃焼領域における燃空比に応じて変化する。ＲＱＬ方式を採用し、アンモニアを燃料とする燃焼器１５では、部分負荷運転時に、前述したように、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに小さくなり、燃焼器１５から排出される燃焼器１５の燃焼ガス中の未燃分濃度が高まる。
【0130】
本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、吸気制御器５３，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅが、吸気量が少なくなるよう、吸気調節器１４ｖの動作を制御する。本態様のＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、吸気量が少なると、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、未燃分の排出量を抑えることができ、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度にすることができる。すなわち、本態様では、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、未燃分の排出量を抑えることができ、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0131】
（３）第三態様におけるガスタービン設備は、
前記第一態様又は前記第二態様におけるガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻すことが可能な空気戻しライン１８ｐと、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節可能な戻し空気調節弁１８ｖと、をさらに備える。前記制御装置５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅと、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御とを協調させる協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに、前記戻し空気Ａｂの流量が多くなるよう前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
前記第一態様又は前記第二態様におけるガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻すことが可能な空気戻しライン１８ｐと、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節可能な戻し空気調節弁１８ｖと、をさらに備える。前記制御装置５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅと、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御とを協調させる協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに、前記戻し空気Ａｂの流量が多くなるよう前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
【0132】
戻し空気Ａｂの流量が多くなると、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0133】
（４）第四態様におけるガスタービン設備は、
前記第二態様におけるガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻すことが可能な空気戻しライン１８ｐと、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節可能な戻し空気調節弁１８ｖと、をさらに備える。前記制御装置５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅと、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御とを協調させる協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させると共に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
前記第二態様におけるガスタービン設備において、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻すことが可能な空気戻しライン１８ｐと、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節可能な戻し空気調節弁１８ｖと、をさらに備える。前記制御装置５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅと、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御とを協調させる協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させると共に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
【0134】
本態様では、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、未燃分の排出量を抑えることができ、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0135】
（５）第五態様におけるガスタービン設備は、
前記第四態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が前記予め定められた値未満になるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させた後、第一の場合、第二の場合、及び第三の場合のうちいずれか一の場合に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに、前記戻し空気調節弁１８ｖにより、前記戻し空気Ａｂが多くなるよう、前記戻し空気Ａｂの流量を調節させる。前記第一の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度が前記未燃分濃度範囲内に収まっていない場合である。前記第二の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度をより低下させるという要求を受け付けている場合である。前記第三の場合は、前記吸気調節器１４ｖの動作だけでは、燃空比が予め定めた分大きくならない場合である。
前記第四態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が前記予め定められた値未満になるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させた後、第一の場合、第二の場合、及び第三の場合のうちいずれか一の場合に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに、前記戻し空気調節弁１８ｖにより、前記戻し空気Ａｂが多くなるよう、前記戻し空気Ａｂの流量を調節させる。前記第一の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度が前記未燃分濃度範囲内に収まっていない場合である。前記第二の場合は、前記排気ガス中の未燃分濃度をより低下させるという要求を受け付けている場合である。前記第三の場合は、前記吸気調節器１４ｖの動作だけでは、燃空比が予め定めた分大きくならない場合である。
【0136】
吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅにより吸気調節器１４ｖを制御しても、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅにより戻し空気調節弁１８ｖを制御しても、各燃焼領域での燃空比を変えることができる。このため、吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御と、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御とのうち、いずれか一方の制御を実行すれば、ＮＯｘ濃度及び未燃分濃度を調節することができる。但し、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御で、戻し空気Ａｂの流量を多くすると、戻し空気Ａｂの流量が増えるため、圧縮機１４の負荷が高まる。このため、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行した場合、吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御を実行した場合よりも、ガスタービン効率が低くなる。また、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御で、戻し空気Ａｂの流量を多くすると、燃焼器１５に流入する圧縮空気の温度が、吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御を実行した場合よりも、高くなる。このため、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行すると、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行した場合よりも、燃料の燃焼性が高まり、未燃分濃度が低くなる。
【0137】
よって、ガスタービン効率を優先する場合には、吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御を実行することが好ましく、未燃分濃度の低下を優先する場合には、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行することが好ましい。
【0138】
そこで、本態様では、ＮＯｘ濃度の低減を図りつつもガスタービン効率の低下を抑えるために、まず、吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御を実行する。そして、この制御後に、第一の場合又は第二の場合には、効果的に未燃分濃度を低下させるために、戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行する。
【0139】
（６）第六態様におけるガスタービン設備は、
前記第三態様又は前記第四態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記吸気調節器１４ｖによる前記吸気量の調節での燃空比の変化量と前記戻し空気調節弁１８ｖによる前記戻し空気Ａｂの流量の調節での燃空比の変化量との比が、予め定められた比になるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させると共に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
前記第三態様又は前記第四態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６，５６ｄ，５６ｅは、前記吸気調節器１４ｖによる前記吸気量の調節での燃空比の変化量と前記戻し空気調節弁１８ｖによる前記戻し空気Ａｂの流量の調節での燃空比の変化量との比が、予め定められた比になるよう、前記吸気制御器５３ｃ，５３ｄ，５３ｅに前記吸気調節器１４ｖを制御させると共に、前記戻し空気制御器５４ｃ，５４ｄ，５４ｅに前記戻し空気調節弁１８ｖを制御させる。
【0140】
前述したように、ガスタービン効率を優先する場合には、吸気制御器５３，５３ａ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅによる吸気調節器１４ｖの制御を実行することが好ましく、未燃分濃度の低下を優先する場合には、戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅによる戻し空気調節弁１８ｖの制御を実行することが好ましい。このため、本態様における予め定められた比を適宜設定することで、ガスタービン効率を優先することも、未燃分濃度の低下を優先することも可能になる。
【0141】
（７）第七態様におけるガスタービン設備は、
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｄ，５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅと、前記吸気制御器５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる協調制御器５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
前記第一態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｄ，５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅと、前記吸気制御器５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる協調制御器５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
【0142】
本態様では、希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５の燃焼室１５ｓ内に流入する希釈空気Ａｌの流量が多くなると、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が少なくなる。このため、本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0143】
（８）第八態様におけるガスタービン設備は、
前記第七態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなるよう、前記吸気制御器５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御で前記吸気量を少なくさせつつ、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御で前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
前記第七態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなるよう、前記吸気制御器５３ｄ，５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御で前記吸気量を少なくさせつつ、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御で前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
【0144】
ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が所定以上小さくなると、リーン燃焼領域ＬＡでの未燃分が多くなる。本態様では、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらないので、排気ガス中の未燃分濃度の増加を抑えることができる。
【0145】
（９）第九態様におけるガスタービン設備は、
前記第三態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｅを有する。前記協調制御器５６ｅは、前記吸気制御器５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と、前記戻し空気制御器５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御と、前記希釈空気制御器５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる。前記協調制御器５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
前記第三態様から前記第六態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｅを有する。前記協調制御器５６ｅは、前記吸気制御器５３ｅによる前記吸気調節器１４ｖの制御と、前記戻し空気制御器５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御と、前記希釈空気制御器５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる。前記協調制御器５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
【0146】
本態様では、希釈空気制御器５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５の燃焼室１５ｓ内に流入する希釈空気Ａｌの流量が多くなると、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が少なくなる。このため、本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が小さくなり、リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0147】
（１０）第十態様におけるガスタービン設備は、
前記第九態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｅは、前記吸気制御器５３ｅ、前記戻し空気制御器５４ｅ及び前記希釈空気制御器５５ｅに、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記吸気調節器１４ｖにより前記吸気量を少なくさせ、前記戻し空気調節弁１８ｖにより前記戻し空気Ａｂの流量を多くさせつつ、前記希釈空気調節弁１７ｖにより前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
前記第九態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｅは、前記吸気制御器５３ｅ、前記戻し空気制御器５４ｅ及び前記希釈空気制御器５５ｅに、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記吸気調節器１４ｖにより前記吸気量を少なくさせ、前記戻し空気調節弁１８ｖにより前記戻し空気Ａｂの流量を多くさせつつ、前記希釈空気調節弁１７ｖにより前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
【0148】
（１１）第十一態様におけるガスタービン設備は、
ガスタービン１０と、空気戻しライン１８ｐと、戻し空気調節弁１８ｖと、前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計５８と、制御装置５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記空気戻しライン１８ｐは、前記圧縮機１４から吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機１４内に戻せるよう構成されている。前記戻し空気調節弁１８ｖは、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節できるよう構成されている。前記制御装置５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気Ａｂの流量が多くなるよう、前記戻し空気調節弁１８ｖを制御する戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅを有する。
ガスタービン１０と、空気戻しライン１８ｐと、戻し空気調節弁１８ｖと、前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度計５８と、制御装置５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記空気戻しライン１８ｐは、前記圧縮機１４から吐出された圧縮空気の一部を前記圧縮機１４内に戻せるよう構成されている。前記戻し空気調節弁１８ｖは、前記空気戻しライン１８ｐ中を流れる前記圧縮空気である戻し空気Ａｂの流量を調節できるよう構成されている。前記制御装置５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅは、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気Ａｂの流量が多くなるよう、前記戻し空気調節弁１８ｖを制御する戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅを有する。
【0149】
本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅが、戻し空気Ａｂの流量が多くなるよう、戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。本態様のＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、戻し空気Ａｂの流量が多くなると、リッチ燃焼領域ＲＡ及びリーン燃焼領域ＬＡでの燃空比がともに大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0150】
（１２）第十二態様におけるガスタービン設備は、
前記第十一態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備える。前記戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。
前記第十一態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備える。前記戻し空気制御器５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気調節弁１８ｖの動作を制御する。
【0151】
本態様では、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0152】
（１３）第十三態様におけるガスタービン設備は、
前記第十一態様又は前記第十二態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｄ，５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅと、前記戻し空気制御器５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御と前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる協調制御器５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
前記第十一態様又は前記第十二態様におけるガスタービン設備において、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節する希釈空気調節弁１７ｖをさらに備える。前記制御装置５０ｄ，５０ｅは、前記希釈空気調節弁１７ｖの動作を制御する希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅと、前記戻し空気制御器５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御と前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御とを協調させる協調制御器５６ｄ，５６ｅと、を有する。前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記ＮＯｘ濃度計５８で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅに、前記希釈空気Ａｌの流量が多くなるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御させる。
【0153】
本態様では、希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５の燃焼室１５ｓ内に流入する希釈空気Ａｌの流量が多くなると、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が少なくなる。このため、本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が小さくなり、リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0154】
（１４）第十四態様におけるガスタービン設備は、
前記第十三態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記戻し空気制御器５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御で前記戻し空気Ａｂの流量を多くさせつつ、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御で前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
前記第十三態様におけるガスタービン設備において、前記協調制御器５６ｄ，５６ｅは、前記リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらず、前記リッチ燃焼領域の燃空比が大きくなるよう、前記戻し空気制御器５４ｄ，５４ｅによる前記戻し空気調節弁１８ｖの制御で前記戻し空気Ａｂの流量を多くさせつつ、前記希釈空気制御器５５ｄ，５５ｅによる前記希釈空気調節弁１７ｖの制御で前記希釈空気Ａｌの流量を多くさせる。
【0155】
ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５では、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が所定以上小さくなると、リーン燃焼領域ＬＡでの未燃分が多くなる。本態様では、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が変わらないので、排気ガス中の未燃分濃度の増加を抑えることができる。
【0156】
（１５）第十五態様におけるガスタービン設備は、
ガスタービン１０と、希釈空気調節弁１７ｖと、制御装置５０ｂ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記希釈空気調節弁１７ｖは、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節可能な弁である。前記制御装置５０ｂ，５０ｄ，５０ｅは、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気Ａｌの流量が増加するよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御する希釈空気制御器５５，５５ｄ，５５ｅを有する。
ガスタービン１０と、希釈空気調節弁１７ｖと、制御装置５０ｂ，５０ｄ，５０ｅと、を備える。前記ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料としてのアンモニアを燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記アンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。前記燃焼器１５は、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、が形成されるよう構成されている。前記希釈空気調節弁１７ｖは、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓに導入する前記希釈空気Ａｌの流量を調節可能な弁である。前記制御装置５０ｂ，５０ｄ，５０ｅは、前記タービンから排気される燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気Ａｌの流量が増加するよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御する希釈空気制御器５５，５５ｄ，５５ｅを有する。
【0157】
本態様では、希釈空気制御器５５，５５ｄ，５５ｅによる希釈空気調節弁１７ｖの制御で、ＲＱＬ方式を採用する燃焼器１５の燃焼室１５ｓ内に流入する希釈空気Ａｌの流量が多くなると、燃焼器本体１５ｂから燃焼室１５ｓ内に噴射される主燃焼用空気Ａｍの流量が少なくなる。このため、本態様では、排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値以上になると、リーン燃焼領域ＬＡの燃空比が小さくなり、リッチ燃焼領域ＲＡの燃空比が大きくなる。この結果、本態様では、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0158】
（１６）第十六態様におけるガスタービン設備は、
前記第十五態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備える。前記希釈空気制御器５５，５５ｄ，５５ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御する。
前記第十五態様におけるガスタービン設備において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度計５９をさらに備える。前記希釈空気制御器５５，５５ｄ，５５ｅは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記排気ガス中の未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記希釈空気調節弁１７ｖを制御する。
【0159】
本態様では、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0160】
以上の実施形態におけるガスタービンの制御方法は、例えば、以下のように把握される。
（１７）第十七態様におけるガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシング１４ｃに吸い込まれる空気の流量である吸気量を少なくなする吸気制御工程Ｓ４，Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄ，Ｓ５ｄと、を実行する。
（１７）第十七態様におけるガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービンに導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシング１４ｃに吸い込まれる空気の流量である吸気量を少なくなする吸気制御工程Ｓ４，Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄ，Ｓ５ｄと、を実行する。
【0161】
本態様では、第一態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0162】
（１８）第十八態様におけるガスタービンの制御方法は、
前記第十七態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程Ｓ３をさらに実行する。前記吸気制御工程Ｓ４，Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄ，Ｓ５ｄでは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気量を制御する。
前記第十七態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程Ｓ３をさらに実行する。前記吸気制御工程Ｓ４，Ｓ４ｃ，Ｓ４ｄ，Ｓ５ｄでは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記吸気量を制御する。
【0163】
本態様では、第二態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0164】
（１９）第十九態様におけるガスタービンの制御方法は、
前記第十七態様又は前記第十八態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程Ｓ４ｃ，Ｓ４ｅと共に、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気Ａｂとして、前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅと、をさらに実行する。
前記第十七態様又は前記第十八態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程Ｓ４ｃ，Ｓ４ｅと共に、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気Ａｂとして、前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅと、をさらに実行する。
【0165】
本態様では、第三態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0166】
（２０）第二十態様におけるガスタービンの制御方法は、
前記第十七態様から前記第十九態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程Ｓ４ｅと共に、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６ｅをさらに実行する。
前記第十七態様から前記第十九態様のうちのいずれか一態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記吸気制御工程Ｓ４ｅと共に、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６ｅをさらに実行する。
【0167】
本態様では、第七態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0168】
（２１）第二十一態様におけるガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気Ａｂとして、前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程Ｓ５，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅと、を実行する。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記圧縮機ケーシング１４ｃから吐出された圧縮空気の一部を戻し空気Ａｂとして、前記圧縮機ケーシング１４ｃ内に戻す流量を多くする戻し空気制御工程Ｓ５，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅと、を実行する。
【0169】
本態様では、第十一態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0170】
（２２）第二十二態様におけるガスタービンの制御方法は、
前記第二十一態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程Ｓ３をさらに実行し、前記戻し空気制御工程Ｓ５，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅでは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気Ａｂの流量を制御する。
前記第二十一態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記排気ガス中の未燃分濃度を検知する未燃分濃度検知工程Ｓ３をさらに実行し、前記戻し空気制御工程Ｓ５，Ｓ５ｃ，Ｓ５ｅでは、前記排気ガス中のＮＯｘ濃度が予め定められた値未満になり且つ前記未燃分濃度が前記ＮＯｘ濃度に応じて定まる予め定められた未燃分濃度範囲内に収まるよう、前記戻し空気Ａｂの流量を制御する。
【0171】
本態様では、第十二態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘ濃度を抑えつつも、排気ガス中の未燃分濃度を予め定められた未燃分濃度範囲内にすることができる。
【0172】
（２３）第二十三態様におけるガスタービンの制御方法は、
前記第二十一態様又は前記第二十二態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御工程Ｓ５ｅと共に、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６ｅをさらに実行する。
前記第二十一態様又は前記第二十二態様におけるガスタービン１０の制御方法において、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ３で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記戻し空気制御工程Ｓ５ｅと共に、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６ｅをさらに実行する。
【0173】
本態様では、第十三態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【0174】
（２４）第二十四態様におけるガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに適用される。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６，Ｓ６ｄ，Ｓ６ｅと、を実行する。
このガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成できる圧縮機１４と、前記圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成できる燃焼器１５と、前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を有する。前記圧縮機１４は、軸線Ａｒを中心として回転可能な圧縮機ロータ１４ｒと、前記圧縮機ロータ１４ｒを覆う圧縮機ケーシング１４ｃと、を有する。前記燃焼器１５は、前記燃料が燃焼し、且つ前記燃料の燃焼で生成された前記燃焼ガスを前記タービン１６に導くことができる燃焼室１５ｓを形成する燃焼室形成器１５ｃと、前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としてのアンモニア及び前記圧縮空気の一部である主燃焼用空気Ａｍを噴射可能な燃焼器本体１５ｂと、を有する。前記燃焼室形成器１５ｃには、前記燃焼室形成器１５ｃ外から前記燃焼室１５ｓ内に前記圧縮空気の一部である希釈空気Ａｌを導入可能な開口１５ｏが形成されている。
本態様の制御方法では、前記燃焼器本体１５ｂから前記燃焼室１５ｓ内に前記燃料としての前記アンモニア及び前記主燃焼用空気Ａｍを噴射すると共に、前記開口１５ｏから前記燃焼室１５ｓ内に前記希釈空気Ａｌを導入して、前記燃焼室１５ｓ内に、空気に対する燃料の比である燃空比が理論燃空比より大きな燃空比中で前記燃焼器本体１５ｂからの燃料を燃焼させるリッチ燃焼領域ＲＡと、前記リッチ燃焼領域ＲＡからのガスが前記開口１５ｏからの前記希釈空気Ａｌにより希釈され、前記希釈空気Ａｌにより希釈された後の前記ガス中に含まれる燃料を前記燃空比が前記理論燃空比より小さな燃空比中で燃焼させるリーン燃焼領域ＬＡと、を形成する燃焼工程Ｓ１と、前記燃料の燃焼で生成され前記ガスタービン１０から排気された燃焼ガスである排気ガス中のＮＯｘ濃度を検知するＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２と、前記ＮＯｘ濃度検知工程Ｓ２で検知された前記排気ガス中のＮＯｘ濃度に応じて、前記希釈空気Ａｌの流量を多くする希釈空気制御工程Ｓ６，Ｓ６ｄ，Ｓ６ｅと、を実行する。
【0175】
本態様では、第十五態様におけるガスタービン設備と同様に、ＮＯｘの排出量を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【0176】
本開示の一態様では、ガスタービンの燃料としてアンモニアを用いる場合に、ＮＯｘの排出量を低減できる。
【符号の説明】
【0177】
１０：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１２：吸気ダクト
１３：中間ケーシング
１４：圧縮機
１４ｒ：圧縮機ロータ
１４ｃ：圧縮機ケーシング
１４ｖ：吸気調節器（又はＩＧＶ）
１５：燃焼器
１５ｂ：燃焼器本体
１５ｃ：燃焼室形成器
１５ｏ：開口
１５ｓ：燃焼室
１６：タービン
１６ｒ：タービンロータ
１６ｃ：タービンケーシング
１７：希釈空気調節装置
１７ｐ：希釈空気ライン
１７ｖ：希釈空気調節弁
１７ｖｂ：弁体
１７ｖｃ：弁ケーシング
１８：圧縮空気戻し装置
１８ｐ：空気戻しライン
１８ｖ：戻し空気調節弁
１６：タービン
１６ｒ：タービンロータ
１６ｃ：タービンケーシング
２０：燃料供給設備
２１：アンモニアタンク
２２：液体アンモニアライン
２３：アンモニアポンプ
２４：燃料調節弁
２５：気化器
２６：気体アンモニアライン
２８：脱硝装置
２９：煙突
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ：制御装置
５１：燃料流量演算器
５２：燃料制御器
５３，５３ａ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ：吸気制御器
５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ：戻し空気制御器
５５，５５ｄ，５５ｅ：希釈空気制御器
５６，５６ｄ，５６ｅ：協調制御器
５８：ＮＯｘ濃度計
５９：未燃分濃度計
ＬＡ：リーン燃焼領域
ＲＡ：リッチ燃焼領域
ＱＡ：クエンチ領域
Ａｂ：戻し空気
Ａｌ：希釈空気
Ａｍ：主燃焼用空気
１１：ガスタービンロータ
１２：吸気ダクト
１３：中間ケーシング
１４：圧縮機
１４ｒ：圧縮機ロータ
１４ｃ：圧縮機ケーシング
１４ｖ：吸気調節器（又はＩＧＶ）
１５：燃焼器
１５ｂ：燃焼器本体
１５ｃ：燃焼室形成器
１５ｏ：開口
１５ｓ：燃焼室
１６：タービン
１６ｒ：タービンロータ
１６ｃ：タービンケーシング
１７：希釈空気調節装置
１７ｐ：希釈空気ライン
１７ｖ：希釈空気調節弁
１７ｖｂ：弁体
１７ｖｃ：弁ケーシング
１８：圧縮空気戻し装置
１８ｐ：空気戻しライン
１８ｖ：戻し空気調節弁
１６：タービン
１６ｒ：タービンロータ
１６ｃ：タービンケーシング
２０：燃料供給設備
２１：アンモニアタンク
２２：液体アンモニアライン
２３：アンモニアポンプ
２４：燃料調節弁
２５：気化器
２６：気体アンモニアライン
２８：脱硝装置
２９：煙突
５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ：制御装置
５１：燃料流量演算器
５２：燃料制御器
５３，５３ａ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ：吸気制御器
５４，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ：戻し空気制御器
５５，５５ｄ，５５ｅ：希釈空気制御器
５６，５６ｄ，５６ｅ：協調制御器
５８：ＮＯｘ濃度計
５９：未燃分濃度計
ＬＡ：リーン燃焼領域
ＲＡ：リッチ燃焼領域
ＱＡ：クエンチ領域
Ａｂ：戻し空気
Ａｌ：希釈空気
Ａｍ：主燃焼用空気
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】