特許 7456012 ガスタービン燃焼器及びガスタービン

(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】2024-03-15

(45)【発行日】2024-03-26

(54)【発明の名称】ガスタービン燃焼器及びガスタービン

(51)【国際特許分類】

   F23R 3/36 20060101AFI20240318BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20240318BHJP

   F02C 9/40 20060101ALI20240318BHJP

   F23R 3/28 20060101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

F23R3/36

F02C7/22 A

F02C9/40 A

F23R3/28 D

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2022574034

(86)(22)【出願日】2021-12-28

(86)【国際出願番号】 JP2021048742

(87)【国際公開番号】W WO2022149540

(87)【国際公開日】2022-07-14

【審査請求日】2023-04-07

(31)【優先権主張番号】P 2021002117

(32)【優先日】2021-01-08

(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】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】宮本 健司

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡介

(72)【発明者】

【氏名】江川 拓

(72)【発明者】

【氏名】川上 朋

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特許第５８７３２３９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１９／０４８３８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第６４３１８９３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｒ ３／３６

Ｆ０２Ｃ ７／２２

Ｆ０２Ｃ ９／４０

Ｆ２３Ｒ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１燃料噴射器と、
第２燃料噴射器と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器から噴射された燃料が燃焼する燃焼部と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器に対する低燃焼性燃料の供給量を互いに独立して調節するための低燃焼性燃料流量調節部と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器に対する、前記低燃焼性燃料よりも燃焼速度が高い高燃焼性燃料の供給量を互いに独立して調節するための高燃焼性燃料流量調節部と、
ガスタービンの運転状態に応じて、前記第１燃料噴射器によって噴射される第１燃料全体に対する前記高燃焼性燃料の第１比率、及び、前記第２燃料噴射器によって噴射される第２燃料全体に対する前記高燃焼性燃料の第２比率の相対比が変化するように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されたコントローラと、
を備え、
前記低燃焼性燃料流量調節部は、
前記第１燃料噴射器に対する前記低燃焼性燃料の供給量を調節するための第１低燃焼性燃料流量調節部と、
前記第２燃料噴射器に対する前記低燃焼性燃料の供給量を調節するための、前記第１低燃焼性燃料流量調節部とは異なる第２低燃焼性燃料流量調節部と、
を含み、
前記高燃焼性燃料流量調節部は、
前記第１燃料噴射器に対する前記高燃焼性燃料の供給量を調節するための第１高燃焼性燃料流量調節部と、
前記第２燃料噴射器に対する前記高燃焼性燃料の供給量を調節するための、前記第１高燃焼性燃料流量調節部とは異なる第２高燃焼性燃料流量調節部と、
を含む
ガスタービン燃焼器。

【請求項2】

前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器は、前記運転状態を表す指標が第１値となる場合には、前記第１値となる場合よりも前記ガスタービンの負荷が高負荷となる第２値となる場合よりも前記第１比率を前記第２比率で除した値が大きくなるように前記相対比が設定される
請求項１に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項3】

前記コントローラは、前記指標が前記第１値となる場合と前記第２値となる場合とで、前記第１比率又は前記第２比率の少なくとも何れか一方が異なるように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されている
請求項２に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項4】

前記コントローラは、前記指標が前記第１値となる場合よりも前記第２値となる場合の方が前記第１比率が小さくなるように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されている
請求項２又は３に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項5】

前記コントローラは、前記指標が前記第２値となる場合に前記第２比率が前記第１比率以上となるように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されている
請求項２乃至４の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項6】

前記コントローラは、前記指標が前記第２値となる場合に前記第２比率が０．５以上となるように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されている
請求項２乃至５の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項7】

前記第１燃料噴射器は、予混合燃焼式の燃料噴射器であり、
前記第２燃料噴射器は、拡散燃焼式の燃料噴射器である
請求項１乃至６の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項8】

前記第１燃料噴射器は、前記第２燃料噴射器の周囲に複数配置されている
請求項１乃至７の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項9】

前記第１燃料噴射器は、前記第２燃料噴射器と同軸に配置され、前記第２燃料噴射器の周囲から前記第１燃料を噴射するように構成されている
請求項１乃至７の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項10】

前記運転状態を表す指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度である
請求項１乃至９の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項11】

前記運転状態を表す指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度を無次元化した値である
請求項１乃至９の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項12】

前記運転状態を表す指標は、前記ガスタービンの負荷である
請求項１乃至９の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項13】

前記低燃焼性燃料は、天然ガスであり、
前記高燃焼性燃料は、水素、プロパン、又は水素とプロパンの混合物の何れかである
請求項１乃至１２の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器。

【請求項14】

請求項１乃至１３の何れか一項に記載のガスタービン燃焼器、
を備えるガスタービン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービン燃焼器及びガスタービンに関する。本願は、２０２１年１月８日に日本国特許庁に出願された特願２０２１－００２１１７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

例えば発電用途のガスタービンでは、日中や夜間の電力需要の変動に対応するために、運転状態をターンダウン運転に切り替える場合がある。ターンダウン運転では、タービンを通過する燃焼ガスの流量を減少させて定格運転時に比べて低い出力でガスタービンが運転される（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－１３７３９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ガスタービンをターンダウン運転することで出力を低下させると、燃焼器における燃焼温度が低下し、その結果未燃分である一酸化炭素や炭化水素等の物質の発生量の増加や、燃焼振動の発生を招いてしまう。しかし、上述した電力需要の変動に柔軟に対応するために、ターンダウン運転における出力下限値を小さくしてガスタービンの運用帯を広げることが求められている。
ターンダウン運転における出力下限値を小さくするためには、水素等のような燃焼速度が比較的大きい高燃焼性燃料を混焼させることが望ましい。
しかし、高燃焼性燃料の混焼率を大きくすると、逆火のリスクが高まる。すなわち、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとはトレードオフの関係にある。

【0005】

本開示の少なくとも一実施形態は、上述の事情に鑑みて、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器は、
第１燃料噴射器と、
第２燃料噴射器と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器から噴射された燃料が燃焼する燃焼部と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器に対する低燃焼性燃料の供給量を互いに独立して調節するための低燃焼性燃料流量調節部と、
前記第１燃料噴射器及び前記第２燃料噴射器に対する、前記低燃焼性燃料よりも燃焼速度が高い高燃焼性燃料の供給量を互いに独立して調節するための高燃焼性燃料流量調節部と、
ガスタービンの運転状態に応じて、前記第１燃料噴射器によって噴射される第１燃料全体に対する前記高燃焼性燃料の第１比率、及び、前記第２燃料噴射器によって噴射される第２燃料全体に対する前記高燃焼性燃料の第２比率の相対比が変化するように前記低燃焼性燃料流量調節部及び前記高燃焼性燃料流量調節部を制御するように構成されたコントローラと、
を備える。

【0007】

（２）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービンは、上記（１）の構成のガスタービン燃焼器を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図れる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】幾つかの実施形態に係るガスタービンを示す概略構成図である。

【図2】幾つかの実施形態に係る燃焼器を示す断面図である。

【図3】幾つかの実施形態に係る燃焼器の要部を示す断面図である。

【図4A】幾つかの実施形態に係る燃焼器を燃焼器の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器の配置を模式的に示した図である。

【図4B】他の実施形態に係る燃焼器を燃焼器の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器の配置を模式的に示した図である。

【図5】幾つかの実施形態に係る燃焼器に対する燃料の供給系統の概略を示した図である。

【図6A】第１比率及び第２比率と、ガスタービンの運転状態を表す指標との関係の一例を示したグラフである。

【図6B】第１比率及び第２比率と、ガスタービンの運転状態を表す指標との関係の他の一例を示したグラフである。

【図6C】第１比率と、ガスタービンの運転状態を表す指標との関係の他の例を示したグラフである。

【図6D】第１比率と、ガスタービンの運転状態を表す指標との関係の他の例を示したグラフである。

【図6E】第２比率と、ガスタービンの運転状態を表す指標との関係の他の一例を示したグラフである。

【図7】幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置の全体概要図である。

【図8】幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置におけるＣＬＣＳＯの算出ロジックの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本開示の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0011】

（ガスタービン１について）
図１は、幾つかの実施形態に係るガスタービン１を示す概略構成図である。
幾つかの実施形態に係るガスタービン燃焼器の適用先の一例であるガスタービンについて、図１を参照して説明する。

【0012】

図１に示すように、幾つかの実施形態に係るガスタービン１は、酸化剤としての圧縮空気を生成するための圧縮機２と、圧縮空気及び燃料を用いて燃焼ガスを発生させるためのガスタービン燃焼器４と、燃焼ガスによって回転駆動されるように構成されたタービン６と、を備える。発電用のガスタービン１の場合、タービン６には不図示の発電機が連結され、タービン６の回転エネルギーによって発電が行われるようになっている。以下の説明では、ガスタービン燃焼器４のことを単に燃焼器４とも称する。

【0013】

幾つかの実施形態に係るガスタービン１における各部位の具体的な構成例について説明する。
幾つかの実施形態に係る圧縮機２は、圧縮機車室１０と、圧縮機車室１０の入口側に設けられ、空気を取り込むための空気取入口１２と、圧縮機車室１０及び後述するタービン車室２２を共に貫通するように設けられたロータ８と、圧縮機車室１０内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、空気取入口１２側に設けられた入口案内翼１４と、圧縮機車室１０側に固定された複数の静翼１６と、静翼１６に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼１８と、を含む。なお、圧縮機２は、不図示の抽気室等の他の構成要素を備えていてもよい。このような圧縮機２において、空気取入口１２から取り込まれた空気は、複数の静翼１６及び複数の動翼１８を通過して圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となる。そして、高温高圧の圧縮空気は圧縮機２から後段の燃焼器４に送られる。

【0014】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ケーシング２０内に配置される。図１に示すように、燃焼器４は、ケーシング２０内にロータ８を中心として環状に複数配置されていてもよい。燃焼器４には燃料と圧縮機２で生成された圧縮空気とが供給され、燃料を燃焼させることによって、タービン６の作動流体である燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼ガスは燃焼器４から後段のタービン６に送られる。なお、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の構成例については後述する。

【0015】

幾つかの実施形態に係るタービン６は、タービン車室２２と、タービン車室２２内に配置された各種の翼と、を備える。各種の翼は、タービン車室２２側に固定された複数の静翼２４と、静翼２４に対して交互に配列されるようにロータ８に植設された複数の動翼２６と、を含む。なお、タービン６は、出口案内翼等の他の構成要素を備えていてもよい。タービン６においては、燃焼ガスが複数の静翼２４及び複数の動翼２６を通過することでロータ８が回転駆動する。これにより、ロータ８に連結された発電機が駆動されるようになっている。
タービン車室２２の下流側には、排気車室２８を介して排気室３０が連結されている。タービン６を駆動した後の燃焼ガスは、排気車室２８及び排気室３０を介して外部へ排出される。

【0016】

（燃焼器４について）
図２は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４を示す断面図である。図３は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の要部を示す断面図である。図４Ａは、幾つかの実施形態に係る燃焼器４を燃焼器４の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器の配置を模式的に示した図である。
図２、図３及び図４Ａを参照して、幾つかの実施形態に係る燃焼器４の構成について説明する。

【0017】

図２及び図３に示すように、幾つかの実施形態に係る燃焼器４は、ロータ８を中心として環状に複数配置されている（図１参照）。各燃焼器４は、ケーシング２０により画定される燃焼器車室４０に設けられた燃焼器ライナ４６と、燃焼器ライナ４６内にそれぞれ配置された第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２とを含む。幾つかの実施形態では、第１燃料噴射器４１は、メイン燃焼バーナ６０であり、第２燃料噴射器４２は、パイロット燃焼バーナ５０であってもよい。
以下の説明では、第１燃料噴射器４１から噴射される燃料Ｆを第１燃料Ｆ１とも称し、第２燃料噴射器４２から噴射される燃料Ｆを第２燃料Ｆ２とも称する。

【0018】

燃焼器４は、ケーシング２０の内部において燃焼器ライナ４６の内筒４７の外周側に設けられた外筒４５をさらに含む。内筒４７の外周側かつ外筒４５の内周側には、圧縮空気が流れる空気通路４３が形成される。
なお、燃焼器４は、燃焼ガスをバイパスさせるためのバイパス管（不図示）等の他の構成要素を備えていてもよい。

【0019】

例えば、燃焼器ライナ４６は、パイロット燃焼バーナ５０及び複数のメイン燃焼バーナ６０の周囲に配置される内筒４７と、内筒４７の先端部に連結された尾筒４８と、を有している。すなわち、燃焼器ライナ４６は、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２から噴射された燃料Ｆが燃焼する燃焼部に相当する。
図３及び図４Ａに示すように、パイロット燃焼バーナ５０は、燃焼器ライナ４６の中心軸に沿って配置されている。そして、パイロット燃焼バーナ５０の外周側を囲むように、複数のメイン燃焼バーナ６０が互いに離間して周方向に並んで配置されている。

【0020】

図３に示すように、パイロット燃焼バーナ５０は、燃料ポート５２に連結されたパイロットノズル（ノズル）５４と、パイロットノズル５４を囲むように配置されたパイロットバーナ筒５６と、パイロットノズル５４の外周に設けられた複数のスワラ（旋回板）５８と、を有している。
パイロットノズル５４は、燃焼器軸線Ａｃを中心として軸線方向Ｄａに延在している。
ここで、燃焼器軸線Ａｃの延在方向である軸線方向Ｄａの一方側であって燃焼ガスの流れに沿った上流側を上流側とし、他方側であって燃焼ガスの流れに沿った下流側を下流側とする。また、燃焼器軸線Ａｃは、このパイロット燃焼バーナ５０のバーナ軸線でもある。

【0021】

パイロットノズル５４の下流側端部には、燃料Ｆ（第２燃料Ｆ２）を噴射する不図示の噴射孔が形成されている。パイロットノズル５４で噴射孔が形成されている位置よりも上流側には、複数の旋回板５８が設けられている。各旋回板５８は、燃焼器軸線Ａｃを中心として圧縮空気を旋回させるためのものである。各旋回板５８は、パイロットノズル５４の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、パイロットバーナ筒５６の内周面に近接している。パイロットバーナ筒５６は、パイロットノズル５４の外周に位置する本体部５６ａと、本体部５６ａの下流側に接続され下流側向かって次第に拡径されているコーン部５６ｂと、を有する。複数の旋回板５８は、パイロットバーナ筒５６における本体部５６ａの内周面に近接している。

【0022】

メイン燃焼バーナ６０は、燃料ポート６２に連結されたメインノズル（ノズル）６４と、メインノズル６４を囲むように配置されたメインバーナ筒６６と、メインバーナ筒６６と燃焼器ライナ４６（例えば内筒４７）をつなぐ延長管６５と、メインノズル６４の外周に設けられたスワラ（旋回板）７０と、を有している。

【0023】

メインノズル６４は、燃焼器軸線Ａｃと平行なバーナ軸線Ａｂを中心として軸線方向Ｄａに延在する棒状のノズルである。なお、メイン燃焼バーナ６０のバーナ軸線Ａｂは、燃焼器軸線Ａｃと平行であるため、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａと、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａとは同じ方向である。また、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの上流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの上流側であり、燃焼器軸線Ａｃに関する軸線方向Ｄａの下流側は、バーナ軸線Ａｂに関する軸線方向Ｄａの下流側である。

【0024】

メインノズル６４の軸線方向Ｄａにおける中間部には、燃料Ｆ（第１燃料Ｆ１）を噴射する噴射孔が形成されている。メインノズル６４で噴射孔が形成されている位置近傍には、複数の旋回板７０が設けられている。各旋回板７０は、バーナ軸線Ａｂを中心として圧縮空気を旋回させるためのものである。各旋回板７０は、メインノズル６４の外周から放射方向成分を含む方向に延びて、メインバーナ筒６６の内周面に近接している。メインバーナ筒６６は、メインノズル６４の外周に位置している。

【0025】

上記構成を有する燃焼器４において、圧縮機２で生成された圧縮空気は車室入口４０ａから燃焼器車室４０内に供給され、さらに燃焼器車室４０から空気通路４３を経由してパイロットバーナ筒５６及び複数のメインバーナ筒６６内に流入する。

【0026】

パイロット燃焼バーナ５０では、パイロットバーナ筒５６の下流端から、圧縮空気と共に、パイロットノズル５４から噴射された燃料Ｆが噴出される。この燃料Ｆは、燃焼器ライナ４６内で拡散燃焼する。
すなわち、図２、図３及び図４Ａに示したパイロット燃焼バーナ５０（第２燃料噴射器４２）は、拡散燃焼式の燃料噴射器である。

【0027】

メイン燃焼バーナ６０では、メインバーナ筒６６内で圧縮空気とメインノズル６４から噴射された燃料Ｆとが混合して、予混合気体ＰＭが形成される。メイン燃焼バーナ６０では、延長管６５の下流端から予混合気体ＰＭが噴出される。この予混合気体ＰＭ中の燃料Ｆは、燃焼器ライナ４６内で予混合燃焼する。
すなわち、図２、図３及び図４Ａに示したメイン燃焼バーナ６０（第１燃料噴射器４１）は、予混合燃焼式の燃料噴射器である。

【0028】

なお、旋回板７０に燃料Ｆを噴射する噴射孔を形成し、ここからメインバーナ筒６６内に燃料Ｆを噴射してもよい。この場合、以上で説明した棒状のメインノズル６４に相当する部分がハブ棒を成し、メインノズルは、このハブ棒と複数の旋回板７０とを有して形成されることになる。ハブ棒内には、外部からの燃料Ｆが供給され、このハブ棒から旋回板７０に燃料Ｆが供給される。

【0029】

図４Ｂは、他の実施形態に係る燃焼器４を燃焼器４の軸線方向に沿って下流側から上流側を見たときの各燃料噴射器４１、４２の配置を模式的に示した図である。図４Ｂに示した燃焼器４では、第１燃料噴射器４１は、第２燃料噴射器４２と同軸に配置されている。図４Ｂに示した燃焼器４は、第２燃料噴射器４２の周囲から第１燃料Ｆ１を噴射するように構成されている。
図４Ｂに示した燃焼器４では、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２は、内筒４７内で周方向に並んで配置されている。図４Ｂに示した燃焼器４では、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２は、何れも予混合燃焼式の燃料噴射器であってもよい。

【0030】

（燃料Ｆについて）
例えば発電用途のガスタービンでは、日中や夜間の電力需要の変動に対応するために、運転状態をターンダウン運転に切り替える場合がある。ターンダウン運転では、タービンを通過する燃焼ガスの流量を減少させて定格運転時に比べて低い出力でガスタービンが運転される。
ガスタービンをターンダウン運転することで出力を低下させると、燃焼器における燃焼温度が低下し、その結果未燃分である一酸化炭素や炭化水素等の物質の発生量の増加や、燃焼振動の発生を招いてしまう。しかし、上述した電力需要の変動に柔軟に対応するために、ターンダウン運転における出力下限値を小さくしてガスタービンの運用帯を広げることが求められている。
ターンダウン運転における出力下限値を小さくするためには、水素等のような燃焼速度が比較的大きい高燃焼性燃料を混焼させることが望ましい。

【0031】

そこで、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、燃料Ｆとして、例えば従来の燃焼器と同様に天然ガスを用いるとともに、高燃焼性燃料ＦＨとして例えば水素、プロパン、又は水素とプロパンの混合物の何れかを用いることができるように構成されている。なお、以下の説明では、高燃焼性燃料として水素を用いる場合を例に挙げて説明する。また、以下の説明では、従来から用いられている燃料Ｆである天然ガスを低燃焼性燃料ＦＬとも称する。すなわち、高燃焼性燃料ＦＨは、低燃焼性燃料ＦＬよりも燃焼速度が高い燃料である。ここでいう燃料Ｆの燃焼速度は、例えば、標準状態（０℃、１０１３ｈＰａ）において当量比が１となるように燃料Ｆと空気とが混合された混合気の燃焼速度とする。
低燃焼性燃料ＦＬとして例えば天然ガスを用いるとともに、高燃焼性燃料ＦＨとして例えば水素、プロパン、又は水素とプロパンの混合物の何れかを用いることで、燃料Ｆのコストの増加を抑制できる。

【0032】

（燃料Ｆの供給系統について）
図５は、幾つかの実施形態に係る燃焼器４に対する燃料Ｆの供給系統２００の概略を示した図である。幾つかの実施形態に係るガスタービン１は、図５に示す燃料Ｆの供給系統２００を含む。図５に示す燃料Ｆの供給系統２００は、低燃焼性燃料ＦＬを第１燃料噴射器４１に供給するためのＬ１供給ライン２１１と、低燃焼性燃料ＦＬを第２燃料噴射器４２に供給するためのＬ２供給ライン２１２と、高燃焼性燃料ＦＨを第１燃料噴射器４１に供給するためのＨ１供給ライン２２１と、高燃焼性燃料ＦＨを第２燃料噴射器４２に供給するためのＨ２供給ライン２２２とを含む。

【0033】

Ｌ１供給ライン２１１とＨ１供給ライン２２１とは、合流部２３１で合流している。合流部２３１以降の燃料供給ラインを第１燃料供給ライン２０１と称する。第１燃料供給ライン２０１は、メイン燃焼バーナ６０（第１燃料噴射器４１）のメインノズル６４が連結されている燃料ポート６２に接続されている。

【0034】

Ｌ２供給ライン２１２とＨ２供給ライン２２２とは、合流部２３２で合流している。合流部２３２以降の燃料供給ラインを第２燃料供給ライン２０２と称する。第２燃料供給ライン２０２は、パイロット燃焼バーナ５０（第２燃料噴射器４２）のパイロットノズル４４が連結されている燃料ポート５２に接続されている。

【0035】

Ｌ１供給ライン２１１には、第１燃料噴射器４１に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を調節するためのＬ１流量調節部２４１が設けられている。Ｌ２供給ライン２１２には、第２燃料噴射器４２に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を調節するためのＬ２流量調節部２４２が設けられている。

【0036】

Ｈ１供給ライン２２１には、第１燃料噴射器４１に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節するためのＨ１流量調節部２４３が設けられている。Ｈ２供給ライン２２２には、第２燃料噴射器４２に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節するためのＨ２流量調節部２４４が設けられている。

【0037】

Ｌ１流量調節部２４１、Ｌ２流量調節部２４２、Ｈ１流量調節部２４３、及びＨ２流量調節部２４４は、例えば流量調節弁である。
図５に示す燃料Ｆの供給系統２００では、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を互いに独立して調節するための低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌは、Ｌ１流量調節部２４１とＬ２流量調節部２４２とを含む。図５に示す燃料Ｆの供給系統２００では、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を互いに独立して調節するための高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈは、Ｈ１流量調節部２４３とＨ２流量調節部２４４とを含む。

【0038】

Ｌ１流量調節部２４１、Ｌ２流量調節部２４２、Ｈ１流量調節部２４３、及びＨ２流量調節部２４４は、低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されたコントローラによって制御される。幾つかの実施形態では、このコントローラは、ガスタービン１の燃焼制御装置１４０によって実現される。
すなわち、幾つかの実施形態では、第１燃料噴射器４１によって噴射される第１燃料Ｆ１全体に対する高燃焼性燃料ＦＨの第１比率Ｒ１、及び、第２燃料噴射器４２によって噴射される第２燃料Ｆ２全体に対する高燃焼性燃料ＦＨの第２比率Ｒ２は、燃焼制御装置１４０によって制御される。燃焼制御装置１４０の詳細については、後で説明する。

【0039】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、水素等のような燃焼速度が比較的大きい高燃焼性燃料ＦＨを混焼させることができるので、ガスタービン１のターンダウン運転における出力下限値を小さくすることができる。

【0040】

しかし、高燃焼性燃料ＦＨの混焼率、すなわち第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２を大きくすると、逆火のリスクが高まる。すなわち、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとはトレードオフの関係にある。
一方で、逆火のリスクは、燃料噴射器の構造や燃料噴射器の配置位置等によって異なるため、複数の燃料噴射器においてどの燃料噴射器も逆火のリスクが同じであるとは限らない。具体的には、例えば以下のとおりである。

【0041】

図２、図３及び図４Ａに示す実施形態では、第１燃料噴射器４１は、予混合燃焼式の燃料噴射器であり、第２燃料噴射器４２は、拡散燃焼式の燃料噴射器である。
一般的に、拡散燃焼式の燃料噴射器は予混合燃焼式の燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さい燃焼器である。したがって、図２、図３及び図４Ａに示す実施形態では、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0042】

なお、一般的に、燃料噴射器が他の複数の燃料噴射器によって周囲を取り囲まれている場合、周囲を取り囲まれている燃料噴射器は、周囲を取り囲んでいる燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さくなる。
ここで、図２、図３及び図４Ａに示す実施形態では、第１燃料噴射器４１は、第２燃料噴射器４２の周囲に複数配置されている。したがって、仮に図２、図３及び図４Ａに示す実施形態において第１燃料噴射器４１と第２燃料噴射器４２とが共に拡散燃焼式又は予混合燃焼式の燃料噴射器である場合のように、第１燃料噴射器４１と第２燃料噴射器４２とで燃料噴射器の構造が同様であれば、第２燃料噴射器は、第１燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0043】

また、図４Ｂに示す実施形態では、第１燃料噴射器４１は、第２燃料噴射器４２と同軸に配置され、第２燃料噴射器４２の周囲から第１燃料Ｆ１を噴射するように構成されている。
一般的に、一方の燃料噴射器が他方の燃料噴射器と同軸に配置され、他方の燃料噴射器の周囲から一方の燃料噴射器が燃料を噴射するようにそれぞれの燃料噴射器が構成されている場合、他方の燃料噴射器は、一方の燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さくなる。
したがって、仮に図４Ｂに示す実施形態において第１燃料噴射器４１と第２燃料噴射器４２とが共に拡散燃焼式又は予混合燃焼式の燃料噴射器である場合のように、第１燃料噴射器４１と第２燃料噴射器４２とで燃料噴射器の構造が同様であれば、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0044】

そこで、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、これらを考慮して第１比率Ｒ１と第２比率Ｒ２との相対比Ｒを変化させることで、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図るようにした。
すなわち、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、燃焼制御装置１４０は、ガスタービン１の運転状態に応じて、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２の相対比Ｒが変化するように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されている。

【0045】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４によれば、ガスタービン１の運転状態に応じて相対比Ｒを変化させることで、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図れる。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４を備えるガスタービン１では、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図ることができ、ガスタービン１の運用帯を広げることができる。
以下、ガスタービン１の運転状態に応じた相対比Ｒの変更について詳細に説明する。

【0046】

一般的には、ガスタービン１の負荷が高負荷になるほど燃料Ｆの供給量が増えるため、逆火のリスクが高まる。そのため、逆火を回避するためには、燃料噴射器によって噴射される燃料Ｆ全体に対する高燃焼性燃料ＦＨの比率は、ガスタービン１の負荷が高負荷になるほど減らすことが望ましい。しかし、上述したように、逆火のリスクは、燃料噴射器の構造や燃料噴射器の配置位置等によって異なるため、複数の燃料噴射器においてどの燃料噴射器も逆火のリスクが同じであるとは限らない。そのため、上述したように第１燃料噴射器４１が第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い燃焼器であれば、ガスタービンの負荷が高負荷になるほど第２比率Ｒ２の低減度合いよりも第１比率Ｒ１の低減度合いを大きくすることが望ましい。すなわち、ガスタービン１の負荷が高負荷になるほど第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値が小さくなるように（ガスタービン１の負荷が低負荷になるほど第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値が大きくなるように）することが望ましい。
以下の説明では、相対比Ｒが第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値（Ｒ＝Ｒ１／Ｒ２）であるものとして説明する。

【0047】

図６Ａは、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２と、ガスタービン１の運転状態を表す指標との関係の一例を示したグラフである。
図６Ｂは、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２と、ガスタービン１の運転状態を表す指標との関係の他の一例を示したグラフである。
図６Ｃ及び図６Ｄは、第１比率Ｒ１と、ガスタービン１の運転状態を表す指標との関係の他の例を示したグラフである。
図６Ｅは、第２比率Ｒ２と、ガスタービン１の運転状態を表す指標との関係の他の一例を示したグラフである。

【0048】

なお、図６Ａ乃至図６Ｅにおいて、ガスタービン１の運転状態を表す指標として、例えば、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔ、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを無次元化した値である燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）、ガスタービン１の負荷（発電機出力：ガスタービン出力）を挙げることができる。なお、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔは、タービン６の入口における燃焼ガスの温度である。ＣＬＣＳＯについては、後で詳述する。また、ガスタービン１の負荷は、発電機出力の実測値であってもよく、複数の発電設備の発電機出力を管理する図示しない中央給電センターから送られてくる発電機出力指令値であってもよい。

【0049】

すなわち、幾つかの実施形態では、上記指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔであるとよい。
一般的に、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔは、例えばガスタービン１の負荷と比べて、ガスタービン１の運転状態をより正確に示す指標である。上記指標がガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔであれば、上記相対比Ｒをガスタービン１の運転状態をより正確に反映されたものとすることができるので、上記相対比Ｒの制御精度を向上できる。

【0050】

幾つかの実施形態では、上記指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを無次元化した値（ＣＬＣＳＯ）であってもよい。
上述したように、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔは、例えばガスタービン１の負荷と比べて、ガスタービン１の運転状態をより正確に示す指標である。しかし、近年のガスタービン１では、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが高温化しており、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを長時間計測することが困難となっている。
上記指標がＣＬＣＳＯであれば、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを長時間計測する必要がなくなり、上記相対比Ｒの制御精度を容易に向上できる。

【0051】

幾つかの実施形態では、上記指標は、ガスタービン１の負荷であってもよい。
ガスタービン１の負荷は、例えばガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔと比べるとガスタービン１の運転状態を表す指標としては精度が劣るものの、値の取得は容易である。
上記指標がガスタービン１の負荷であれば、上記相対比Ｒを制御するための構成を簡素化できる。

【0052】

以下の説明では、ガスタービン１の運転状態を表す指標がＣＬＣＳＯである場合の例について説明するが、以下で説明するＣＬＣＳＯと第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２との関係は、ＣＬＣＳＯ以外の上記の各指標についてもあてはまる。

【0053】

上述したように、一般的には、ガスタービン１の負荷が高負荷になるほど燃料Ｆの供給量が増えるため、逆火のリスクが高まる。そのため、例えば図６Ａ乃至図６Ｄに示すように、ＣＬＣＳＯが大きくなるにつれて、第１比率Ｒ１は、減少する傾向にあるとよい。
なお、第１比率Ｒ１の下限値は、０であってもよい。

【0054】

なお、上述したように、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器であるので、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ＣＬＣＳＯの大小に関わらず、第２比率Ｒ２は、一定の値であってもよい。なお、例えば図６Ｅに示すように、ＣＬＣＳＯが大きくなるにつれて、第２比率Ｒ２は、減少する傾向にあってもよい。この場合、ＣＬＣＳＯの変化に対する第２比率Ｒ２の変化率の絶対値は、ＣＬＣＳＯの変化に対する第１比率Ｒ１の変化率の絶対値よりも小さくてもよい。すなわち、ＣＬＣＳＯが増加した場合の第２比率Ｒ２の減少割合は、ＣＬＣＳＯが増加した場合の第１比率Ｒ１の減少割合よりも小さくてもよい。

【0055】

上述したように、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器であるので、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示すように、少なくともＣＬＣＳＯが比較的大きい領域において、第２比率Ｒ２は第１比率Ｒ１よりも大きくてもよく、図６Ｂに示すように、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第２比率Ｒ２は第１比率Ｒ１よりも大きくてもよい。

【0056】

図６Ｃ及び図６Ｄに示すように、ＣＬＣＳＯがある範囲内の値となる場合には、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。例えば図６Ｃにおいて実線で示したグラフ線のように、ＣＬＣＳＯが比較的小さい値となる領域（例えば０％以上ｂ１％以下）において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。例えば図６Ｄにおいて実線で示したグラフ線のように、ＣＬＣＳＯが比較的小さい値となる領域（例えば０％以上ｂ３％以下）において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。

【0057】

また、例えば図６Ｃにおいて破線で示したグラフ線のように、ＣＬＣＳＯが比較的大きい値となる領域（例えばｂ２％以上１００％以下）において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。例えば図６Ｄにおいて実線で示したグラフ線のように、ＣＬＣＳＯが比較的大きい値となる領域（例えばｂ４％以上１００％以下）において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。
なお、図６Ｃにおいて、ｂ１＜ｂ２であり、図６Ｄにおいて、ｂ３＜ｂ４である。

【0058】

なお、図示はしていないが、図６Ｃにおいて、ＣＬＣＳＯの大きさがｂ１％以上ｂ２％以下の範囲内の少なくとも一部の領域において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。同様に、図６Ｄにおいて、ＣＬＣＳＯの大きさがｂ３％以上ｂ４％以下の範囲内の一部の領域において、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず、第１比率Ｒ１は一定の値となってもよい。
また、図示はしていないが、図６Ａ又は図６Ｂにおいて、グラフ線の一部に、ＣＬＣＳＯの大きさに関わらず第１比率Ｒ１が一定の値となる部分があってもよい。

【0059】

第１比率Ｒ１のグラフ線は、図６Ａ乃至図６Ｃに示すグラフ線、及び、図６Ｄにおいて実線で示したグラフ線のように、直線で表されるものであってもよく、例えば図６Ｄにおいて破線で示したグラフ線のように、曲線で表されるものであってもよく、例えば直線と曲線とで表されるものであってもよい。

【0060】

なお、少なくともＣＬＣＳＯが比較的大きい領域において、第２比率Ｒ２が第１比率Ｒ１よりも大きくなるのであれば、ＣＬＣＳＯの変化に対する第１比率Ｒ１の上述したような変化の傾向と同様に、ＣＬＣＳＯの変化に対して第２比率Ｒ２が変化してもよい。

【0061】

以上、ＣＬＣＳＯの変化に対する第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２の変化傾向についてまとめると、以下のようになる。
幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２は、運転状態を表す指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第１値ａ１（図６Ａ及び図６Ｂ参照）となる場合には、第１値ａ１となる場合よりもガスタービン１の負荷が高負荷となる第２値ａ２（図６Ａ及び図６Ｂ参照）となる場合よりも第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値（すなわち相対比Ｒ＝Ｒ１／Ｒ２）が大きくなるように相対比Ｒが設定されるとよい。
例えば、図６Ａ乃至図６Ｄに示すように、ＣＬＣＳＯが大きくなるにつれて、第１比率Ｒ１は、減少する傾向にあり、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、ＣＬＣＳＯの大小に関わらず、第２比率Ｒ２は、一定の値であれば、ＣＬＣＳＯが第１値ａ１となる場合には、ＣＬＣＳＯが第２値ａ２となる場合よりも第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値が大きくなる。なお、例えば図６Ｅに示すように、ＣＬＣＳＯが大きくなるにつれて、第２比率Ｒ２は、減少する傾向にある場合であっても、ＣＬＣＳＯが第１値ａ１となる場合には、ＣＬＣＳＯが第２値ａ２となる場合よりも第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値が大きくなるとよい。

【0062】

したがって、第１燃料噴射器４１が第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い燃焼器であるので、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図る上で、上記相対比Ｒが望ましいものとなる。

【0063】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、コントローラ、すなわち燃焼制御装置１４０は、上記指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで、第１比率Ｒ１又は第２比率Ｒ２の少なくとも何れか一方が異なるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。
すなわち、上記指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで、第１比率Ｒ１又は第２比率Ｒ２の少なくとも何れか一方を異ならせることで上記指標が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで上記相対比Ｒを異ならせることができる。

【0064】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、コントローラ、すなわち燃焼制御装置１４０は、上記指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第１値ａ１となる場合よりも第２値ａ２となる場合の方が第１比率Ｒ１が小さくなるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。
これにより、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなっても、第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い第１燃料噴射器４１における逆火のリスクを抑制できる。

【0065】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、コントローラ、すなわち燃焼制御装置１４０は、上記指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第２値ａ２となる場合に第２比率Ｒ２が第１比率Ｒ１以上となるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。
したがって、第１燃料噴射器４１が第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い燃焼器であるので、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなった場合に第１燃料噴射器４１における逆火のリスクを抑制しつつ、第２燃料噴射器４２における第２比率Ｒ２を比較的大きくすることができる。例えば高燃焼性燃料ＦＨが水素等の環境負荷が比較的小さい燃料であれば、第２比率Ｒ２を比較的大きくすることで環境負荷を抑制できる。

【0066】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、コントローラ、すなわち燃焼制御装置１４０は、上記指標（例えばＣＬＣＳＯ）が第２値ａ２となる場合に第２比率Ｒ２が０．５以上となるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。
これにより、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなった場合に第２燃料噴射器４２における第２比率Ｒ２を比較的大きくすることができる。例えば高燃焼性燃料ＦＨが水素等の環境負荷が比較的小さい燃料であれば、第２比率Ｒ２を比較的大きくすることで環境負荷を抑制できる。

【0067】

（燃焼制御装置１４０について）
図７は、幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０の全体概要図である。
図７に基づき、幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０について説明する。なお、燃焼制御装置１４０の各処理機能はソフトウェア（コンピュータプログラム）で構成され、コンピュータで実行されるが、これに限定するものではなく、ハードウェアで構成してもよい。

【0068】

図７に示すように、幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０では図示しない中央給電センターから送られてくる発電機出力指令値と、図示しないＩＧＶ制御装置から送られてくるＩＧＶ開度指令値とを入力する。なお、発電機出力指令値は中央給電センターから送られてくる場合に限定するものではなく、例えばガスタービン発電設備に設けられた発電機出力設定器によって設定されるものでもあってもよい。また、ここではＣＬＣＳＯの算出に用いるＩＧＶ開度としてＩＧＶ開度指令値を採用しているが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えばＩＧＶ開度を計測している場合にはこの計測値を用いてもよい。

【0069】

更に幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０では、上記のように実測値として電力計ＰＷで計測される発電機出力と、吸気温度計Ｔａで計測される吸気温度と、低燃焼性燃料ガス温度計Ｔｆｌで計測される低燃焼性燃料温度と、高燃焼性燃料ガス温度計Ｔｆｈで計測される高燃焼性燃料温度と、排ガス温度計Ｔｈで計測される排ガス温度と、吸気流量計ＦＸ１で計測される吸気流量と、タービンバイパス流量計ＦＸ２で計測されるタービンバイパス流量と、吸気圧力計ＰＸ４で計測される吸気圧力と、車室圧力計ＰＸ５で計測される車室圧力とを入力する。
なお、タービンバイパス流量は、燃焼器４及びタービン６を通過せずに不図示のタービンバイパスラインを流れる圧縮空気の流量である。
不図示のタービンバイパスラインには圧縮空気のタービンバイパス流量を調整するための不図示のタービンバイパス弁が設けられている。これは圧縮機２の出口圧力（車室圧力）の調整などのために設けられている。

【0070】

そして、幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０では、これらの入力信号などに基づいて、第１燃料噴射器４１に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を調節するためのＬ１弁開度指令値と、第２燃料噴射器４２に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を調節するためのＬ２弁開度指令値と、第１燃料噴射器４１に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節するためのＨ１弁開度指令値と、第２燃料噴射器４２に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節するためのＨ２弁開度指令値とを求める。
Ｌ１弁開度指令値は、Ｌ１流量調節部２４１における弁開度の指令値であり、Ｌ２弁開度指令値は、Ｌ２流量調節部２４２における弁開度の指令値である。Ｈ１弁開度指令値は、Ｈ１流量調節部２４３における弁開度の指令値であり、Ｈ２弁開度指令値は、Ｈ２流量調節部２４４における弁開度の指令値である。

【0071】

Ｌ１弁開度指令値、Ｌ２弁開度指令値、Ｈ１弁開度指令値、及びＨ２弁開度指令値は、ＣＬＣＳＯと、第１比率Ｒ１及び第２比率Ｒ２が上述したような関係となるように算出される。

【0072】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、Ｌ１流量調節部２４１における弁開度がＬ１弁開度指令値に対応する弁開度に設定されることで、第１燃料噴射器４１に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量が調節される。また、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、Ｈ１流量調節部２４３における弁開度がＨ１弁開度指令値に対応する弁開度に設定されることで、第１燃料噴射器４１に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節される。
これにより、燃焼制御装置１４０で演算されて設定された第１比率Ｒ１で、低燃焼性燃料ＦＬ及び高燃焼性燃料ＦＨが第１燃料噴射器４１に供給される。

【0073】

幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、Ｌ２流量調節部２４２における弁開度がＬ２弁開度指令値に対応する弁開度に設定されることで、第２燃料噴射器４２に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量が調節される。また、幾つかの実施形態に係る燃焼器４では、Ｈ２流量調節部２４４における弁開度がＨ２弁開度指令値に対応する弁開度に設定されることで、第２燃料噴射器４２に対する高燃焼性燃料ＦＨの供給量を調節される。
これにより、燃焼制御装置１４０で演算されて設定された第２比率Ｒ２で、低燃焼性燃料ＦＬ及び高燃焼性燃料ＦＨが第２燃料噴射器４２に供給される。

【0074】

（ＣＬＣＳＯについて）
図８は、幾つかの実施形態に係る燃焼制御装置１４０におけるＣＬＣＳＯの算出ロジックの構成を示すブロック図である。
燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）は、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを無次元化したパラメータで、このガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔと正の相関関係を持つ（ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔに比例する）パラメータである。このＣＬＣＳＯは、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが下限値のときに０％、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが上限値のときに１００％となるように設定される。例えば、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔの下限値を７００℃、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔの上限値を１５００℃としたとき、ＣＬＣＳＯは以下の（１）式で表される。

【0075】

ＣＬＣＳＯ（％）＝｛（実出力－７００℃ＭＷ）／（１５００℃ＭＷ
－７００℃ＭＷ）｝×１００ ・・・・・（１）
なお、実出力は、実測値のガスタービン出力（発電機出力）である。７００℃ＭＷは、現時点でのガスタービン１がおかれている環境で、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが下限値である７００℃のときのガスタービン１の出力（発電機出力）である。また、１５００℃ＭＷは、現時点でのガスタービン１の環境下で、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが上限値である１５００℃のときのガスタービン１の出力（発電機出力）である。

【0076】

図８に示すＣＬＣＳＯの算出ロジックに基づいて説明すると、まず、関数発生器１５１では、実測値の吸気温度と、ＩＧＶ開度指令値と、除算器１５３で実測値の吸気流量（全体の圧縮空気量に相当）と実測値のタービンバイパス流量とを除算して求めたタービンバイパス比（タービンバイパス流量／吸気流量）とに基づいて、１５００℃ＭＷ（温調ＭＷ）の値を算出する。すなわち、ＩＧＶ開度、吸気温度及びタービンバイパス比を考慮した１５００℃ＭＷの値を求める。

【0077】

関数発生器１５２では、吸気温度と、ＩＧＶ開度指令値と、タービンバイパス比とに基づいて、７００℃ＭＷの値を算出する。すなわち、ＩＧＶ開度、吸気温度及びタービンバイパス比を考慮した７００℃ＭＷの値を求める。

【0078】

除算器１５４では、実測値の吸気圧力（大気圧）と、シグナルジェネレータ１６１で設定された標準大気圧とを除算して、大気圧比（吸気圧力／標準大気圧）を求める。
乗算器１５５では、関数発生器１５１で求めた１５００℃ＭＷの値と、除算器１５４で求めた大気圧比とを乗算することにより、大気圧比をも考慮した１５００℃ＭＷの値を求める。
乗算器１５５で求めた１５００℃ＭＷの値は学習回路１６２を介して減算器１５７へ出力されてもよく、直接減算器１５７へ出力されてもよい。なお、学習回路１６２は、ガスタービン１の特性劣化等に起因する１５００℃ＭＷの値のずれを補正するためのものである。
乗算器１５６では、関数発生器１５２で求めた７００℃ＭＷの値と、除算器１５４で求めた大気圧比とを乗算することにより、大気圧比をも考慮した７００℃ＭＷの値を求める。

【0079】

減算器１５７では、乗算器１５５で求めた（又は学習回路１６２で補正された）１５００℃ＭＷの値から乗算器１５６で求めた７００℃ＭＷの値を減算する（１５００℃ＭＷ－７００℃ＭＷ：上記（１）式参照）。
減算器１５８では、実出力、すなわち実測値の発電機出力（ガスタービン出力）から乗算器１５６で求めた７００℃ＭＷの値を減算する（実出力－７００℃ＭＷ：上記（１）式参照）。

【0080】

そして、除算器１５９では、減算器１５８の減算結果と減算器１５７の減算結果とを除算する（上記（１）式参照）。かくして、ＣＬＣＳＯを算出することができる。なお、ＣＬＣＳＯをパーセントで表すには、除算器１５９の出力値に１００を掛ければよい。
レート設定器１６０では、ガスタービン出力（発電機出力）の微小変動などによってＣＬＣＳＯが微小変動することにより、燃料流量を調節するための各弁等が頻繁に開閉動作を繰り返すことがないようにするため、除算器１５９からの入力値を直ぐにＣＬＣＳＯとして出力するのではなく、所定の増減レートに制限して出力する。

【0081】

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0082】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン燃焼器４は、第１燃料噴射器４１と、第２燃料噴射器４２と、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２から噴射された燃料Ｆが燃焼する燃焼部としての燃焼器ライナ４６と、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２に対する低燃焼性燃料ＦＬの供給量を互いに独立して調節するための低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌと、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２に対する、低燃焼性燃料ＦＬよりも燃焼速度が高い高燃焼性燃料ＦＨの供給量を互いに独立して調節するための高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈと、コントローラとしての燃焼制御装置１４０と、を備える。コントローラ（燃焼制御装置１４０）は、ガスタービン１の運転状態に応じて、第１燃料噴射器４１によって噴射される第１燃料Ｆ１全体に対する高燃焼性燃料ＦＨの第１比率Ｒ１、及び、第２燃料噴射器４２によって噴射される第２燃料Ｆ２全体に対する高燃焼性燃料ＦＨの第２比率Ｒ２の相対比Ｒが変化するように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されている。

【0083】

上記（１）の構成によれば、ガスタービン１の運転状態に応じて上記相対比Ｒを変化させることで、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図れる。

【0084】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、第１燃料噴射器４１及び第２燃料噴射器４２は、運転状態を表す指標が第１値ａ１となる場合には、第１値ａ１となる場合よりもガスタービン１の負荷が高負荷となる第２値ａ２となる場合よりも第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値（すなわち相対比Ｒ＝Ｒ１／Ｒ２）が大きくなるように上記相対比Ｒが設定されるとよい。

【0085】

上記（２）の構成によれば、運転状態を表す指標が第１値ａ１となる場合には第２値ａ２となる場合よりも第１比率Ｒ１を第２比率Ｒ２で除した値が大きくなるように上記相対比Ｒが設定されるので、第１燃料噴射器４１が第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い燃焼器であれば、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図る上で、上記相対比Ｒが望ましいものとなる。

【0086】

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、コントローラ（燃焼制御装置１４０）は、上記指標が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで、第１比率Ｒ１又は第２比率Ｒ２の少なくとも何れか一方が異なるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。

【0087】

上記（３）の構成のように、上記指標が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで、第１比率Ｒ１又は第２比率Ｒ２の少なくとも何れか一方を異ならせることで上記指標が第１値ａ１となる場合と第２値ａ２となる場合とで上記相対比Ｒを異ならせることができる。

【0088】

（４）幾つかの実施形態では、上記（２）又は（３）の構成において、コントローラ（燃焼制御装置１４０）は、上記指標が第１値ａ１となる場合よりも第２値ａ２となる場合の方が第１比率Ｒ１が小さくなるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。

【0089】

上記（４）の構成によれば、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなっても第１燃料噴射器４１における逆火のリスクを抑制できる。

【0090】

（５）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（４）の何れかの構成において、コントローラ（燃焼制御装置１４０）は、上記指標が第２値ａ２となる場合に第２比率Ｒ２が第１比率Ｒ１以上となるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。

【0091】

上記（５）の構成によれば、例えば第１燃料噴射器４１が第２燃料噴射器４２よりも逆火のリスクが高い燃焼器であれば、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなった場合に第１燃料噴射器４１における逆火のリスクを抑制しつつ、第２燃料噴射器４２における第２比率Ｒ２を比較的大きくすることができる。例えば高燃焼性燃料ＦＨが水素等の環境負荷が比較的小さい燃料であれば、第２比率Ｒ２を比較的大きくすることで環境負荷を抑制できる。

【0092】

（６）幾つかの実施形態では、上記（２）乃至（５）の何れかの構成において、コントローラ（燃焼制御装置１４０）は、上記指標が第２値ａ２となる場合に第２比率Ｒ２が０．５以上となるように低燃焼性燃料流量調節部２４０Ｌ及び高燃焼性燃料流量調節部２４０Ｈを制御するように構成されていてもよい。

【0093】

上記（６）の構成によれば、ガスタービン１の負荷が比較的大きくなった場合に第２燃料噴射器４２における第２比率Ｒ２を比較的大きくすることができる。例えば高燃焼性燃料ＦＨが水素等の環境負荷が比較的小さい燃料であれば、第２比率Ｒ２を比較的大きくすることで環境負荷を抑制できる。

【0094】

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、第１燃料噴射器４１は、予混合燃焼式の燃料噴射器であってもよく、第２燃料噴射器４２は、拡散燃焼式の燃料噴射器であってもよい。

【0095】

一般的に、拡散燃焼式の燃料噴射器は予混合燃焼式の燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さい燃焼器である。
上記（７）の構成によれば、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0096】

（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、第１燃料噴射器４１は、第２燃料噴射器４２の周囲に複数配置されていてもよい。

【0097】

一般的に、燃料噴射器が他の複数の燃料噴射器によって周囲を取り囲まれている場合、周囲を取り囲まれている燃料噴射器は、周囲を取り囲んでいる燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さくなる。
上記（８）の構成によれば、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0098】

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、第１燃料噴射器４１は、第２燃料噴射器４２と同軸に配置され、第２燃料噴射器４２の周囲から第１燃料Ｆ１を噴射するように構成されていてもよい。

【0099】

一般的に、一方の燃料噴射器が他方の燃料噴射器と同軸に配置され、他方の燃料噴射器の周囲から一方の燃料噴射器が燃料を噴射するようにそれぞれの燃料噴射器が構成されている場合、他方の燃料噴射器は、一方の燃料噴射器よりも逆火のリスクが小さくなる。
上記（９）の構成によれば、第２燃料噴射器４２は、第１燃料噴射器４１よりも逆火のリスクが小さい燃焼器となる。

【0100】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、運転状態を表す指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔであるとよい。

【0101】

一般的に、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔは、例えばガスタービン１の負荷（ガスタービン出力）と比べて、ガスタービン１の運転状態をより正確に示す指標である。
上記（１０）の構成によれば、上記相対比Ｒをガスタービン１の運転状態をより正確に反映されたものとすることができるので、上記相対比Ｒの制御精度を向上できる。

【0102】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、運転状態を表す指標は、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを無次元化した値（ＣＬＣＳＯ）であるとよい。

【0103】

上述したように、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔは、例えばガスタービン１の負荷（ガスタービン出力）と比べて、ガスタービン１の運転状態をより正確に示す指標である。しかし、近年のガスタービンでは、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔが高温化しており、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを長時間計測することが困難となっている。
上記（１１）の構成によれば、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを無次元化した値（ＣＬＣＳＯ）を上記指標とすることで、ガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔを長時間計測する必要がなくなり、上記相対比Ｒの制御精度を容易に向上できる。

【0104】

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、運転状態を表す指標は、ガスタービン１の負荷であってもよい。

【0105】

ガスタービン１の負荷は、例えばガスタービン入口燃焼ガス温度Ｔ１Ｔと比べるとガスタービン１の運転状態を表す指標としては精度が劣るものの、値の取得は容易である。
上記（１２）の構成によれば、ガスタービン１の負荷を上記指標とすることで、上記相対比Ｒを制御するための構成を簡素化できる。

【0106】

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１２）の何れかの構成において、低燃焼性燃料ＦＬは、天然ガスであってもよく、高燃焼性燃料ＦＨは、水素、プロパン、又は水素とプロパンの混合物の何れかであってもよい。

【0107】

上記（１３）の構成のように、低燃焼性燃料ＦＬは、ガスタービン１の一般的な燃料である天然ガスであってもよい。この場合に、高燃焼性燃料ＦＨは、天然ガスよりも燃焼速度が高い燃料である、水素、プロパン、又は水素とプロパンの混合物の何れかであってもよい。これにより、燃料Ｆのコストの増加を抑制できる。

【0108】

（１４）本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン１は、上記（１）乃至（１３）の何れかの構成のガスタービン燃焼器４を備える。

【0109】

上記（１４）の構成によれば、ターンダウン運転における出力下限値を小さくすることと逆火のリスクを下げることとの両立を図ることができ、ガスタービン１の運用帯を広げることができる。

【符号の説明】

【0110】

１ ガスタービン
２ 圧縮機
４ ガスタービン燃焼器（燃焼器）
６ タービン
４１ 第１燃料噴射器
４２ 第２燃料噴射器
４６ 燃焼器ライナ
５０ パイロット燃焼バーナ
６０ メイン燃焼バーナ
１４０ 燃焼制御装置
２００ 供給系統
２４０Ｌ 低燃焼性燃料流量調節部
２４０Ｈ 高燃焼性燃料流量調節部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図7】

【図8】