特許 7739063 ターボ機械内の液体燃料を点火する方法

(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】2025-09-05

(45)【発行日】2025-09-16

(54)【発明の名称】ターボ機械内の液体燃料を点火する方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/26 20060101AFI20250908BHJP

   F02C 3/22 20060101ALI20250908BHJP

   F02C 3/24 20060101ALI20250908BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20250908BHJP

   F02C 7/232 20060101ALI20250908BHJP

   F02C 9/40 20060101ALI20250908BHJP

   F23R 3/36 20060101ALI20250908BHJP

【ＦＩ】

F02C7/26 D

F02C3/22

F02C3/24

F02C7/22 A

F02C7/232 B

F02C9/40 A

F23R3/36

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021105586

(22)【出願日】2021-06-25

(65)【公開番号】P2022013797

(43)【公開日】2022-01-18

【審査請求日】2024-06-11

(31)【優先権主張番号】16/916,422

(32)【優先日】2020-06-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】515322297

【氏名又は名称】ジーイー・ベルノバ・テクノロジー・ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ＧＥ Ｖｅｒｎｏｖａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｏｗｎ Ｂｏｖｅｒｉ Ｓｔｒａｓｓｅ ８， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(72)【発明者】

【氏名】スティーブン・シー．・カステロー

(72)【発明者】

【氏名】デビット・オーガスト・スナイダー

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ウィリアム・ピンソン

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ミッチェル

(72)【発明者】

【氏名】ロバート・ウォルター・アーノルド

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー・グラント・クーパー

【審査官】小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３６３９１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－１８５１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３３３３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｃ １／００－９／５８

Ｆ２３Ｒ ３／００－７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ターボ機械燃焼器（２２）内の液体燃料（５８）を点火する方法（７００、８００）であって、
気体燃料供給源（２２８）から気体燃料ノズル（３２２）への気体燃料（２８）の流れを開始するステップ（７２０、８３０）と、
液体燃料供給源（１５８）から液体燃料カートリッジ（３５８）への液体燃料（５８）の流れを開始するステップ（７３０、８４０）であって、前記液体燃料の流れを開始する前記ステップは、前記気体燃料の流れを開始する前記ステップと同時に、またはその後に行われる、前記ステップ（７３０、８４０）と、
前記気体燃料（２８）の流れと前記液体燃料（５８）の流れの両方を開始した後、点火器（３７０）で前記気体燃料（２８）の流れおよび前記液体燃料（５８）の流れを同時に点火するステップ（７４０、８５０）と、
前記気体燃料供給源（２２８）から前記気体燃料ノズル（３２２）への前記気体燃料（２８）の流れを終了させるステップ（７６０、８７０）と
を含む、方法（７００、８００）。

【請求項2】

前記液体燃料カートリッジ（３５８）は、前記ターボ機械燃焼器（２２）の軸方向中心線（３１０）に沿って位置決めされ、前記気体燃料ノズル（３２２）は、前記液体燃料カートリッジ（３５８）を取り囲み、前記液体燃料カートリッジ（３５８）および前記気体燃料ノズル（３２２）は、前記ターボ機械燃焼器（２２）のヘッド端部（３２０）に位置決めされる、請求項１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項3】

ターボ機械燃焼器（２２）内の液体燃料（５８）を点火する方法（７００、８００）であって、
気体燃料供給源（２２８）から気体燃料ノズル（３２２）への気体燃料（２８）の流れを開始するステップ（７２０、８３０）と、
液体燃料供給源（１５８）から液体燃料カートリッジ（３５８）への液体燃料（５８）の流れを開始するステップ（７３０、８４０）と、
前記気体燃料（２８）の流れと前記液体燃料（５８）の流れの両方を開始した後、点火器（３７０）で前記気体燃料（２８）の流れおよび前記液体燃料（５８）の流れを点火するステップ（７４０、８５０）と、
前記気体燃料供給源（２２８）から前記気体燃料ノズル（３２２）への前記気体燃料（２８）の流れを終了させるステップ（７６０、８７０）と
を含み、
前記気体燃料（２８）の流れを開始する前記ステップ（７２０、８３０）と前記液体燃料（５８）の流れを開始する前記ステップ（７３０、８４０）は、同時に実行される、方法（７００、８００）。

【請求項4】

前記気体燃料供給源（２２８）は、主気体燃料供給（１２８）システム、補助気体燃料供給（２２８）システム、または前記主気体燃料供給（１２８）システムと前記補助気体燃料供給（２２８）システムの両方のうちの１つである、請求項１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項5】

前記点火器（３７０）、前記気体燃料供給源（２２８）、および前記液体燃料供給源（１５８）と通信するコントローラ（４００）を設けるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項6】

火炎検出器（４１２、４１４）を使用して前記ターボ機械燃焼器（２２）の燃焼チャンバ（３５０）内の火炎を検出するステップ（７５０、８６０）をさらに含み、前記火炎検出器（４１２、４１４）は、前記コントローラ（４００）と通信し、火炎の検出の信号（４２２、４２４）を前記コントローラ（４００）に送信する、請求項５に記載の方法（７００、８００）。

【請求項7】

前記気体燃料（２８）の流れを開始する前記ステップ（７２０、８３０）および前記液体燃料（５８）の流れを開始する前記ステップ（７３０、８４０）は、前記火炎検出器（４１２、４１４）が前記燃焼チャンバ（３５０）内の火炎を検出する前に行われる、請求項６に記載の方法（７００、８００）。

【請求項8】

前記気体燃料供給源（２２８）から前記気体燃料（２８）の流れを開始する前記ステップ（７２０、８３０）は、前記気体燃料供給源（２２８）から延びる気体燃料供給（２２８）ライン（１７０、２７０）に位置する気体燃料弁（１３５）を制御することによって達成される、請求項１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項9】

前記気体燃料供給源（２２８）からの前記気体燃料（２８）の流れを終了させる前記ステップ（７６０、８７０）は、前記気体燃料弁（１３５）を制御することによって達成される、請求項８に記載の方法（７００、８００）。

【請求項10】

前記液体燃料供給源（１５８）から前記液体燃料（５８）の流れを開始する前記ステップ（７３０、８４０）は、前記液体燃料供給源（１５８）と前記液体燃料カートリッジ（３５８）との間に延びる液体燃料供給（１５８）ライン（１６０）に位置する液体燃料弁（１６５）を制御することによって達成される、請求項１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項11】

液体燃料（５８）でガスタービン（１０）を始動する方法であって、前記ガスタービン（１０）は、圧縮機（１４）およびタービン（１８）に結合されたロータシャフト（１７）を備え、複数の燃焼器（２２）は、前記タービン（１８）と前記圧縮機（１４）との間に配置され、
燃焼速度に向かって前記ロータシャフト（１７）の回転を加速し、空気を前記ガスタービン（１０）に強制的に通すステップ（８１０）と、
前記複数の燃焼器（２２）の各燃焼器（２２）内で、
気体燃料供給源（２２８）から気体燃料ノズル（３２２）への気体燃料（２８）の流れを開始するステップ（７２０、８３０）と、
液体燃料供給源（１５８）から液体燃料カートリッジ（３５８）への液体燃料（５８）の流れを開始するステップ（７３０、８４０）であって、前記液体燃料の流れを開始する前記ステップは、前記気体燃料の流れを開始する前記ステップと同時に、またはその後に行われる、前記ステップ（７３０、８４０）と、
前記気体燃料（２８）の流れと前記液体燃料（５８）の流れの両方を開始した後、点火器（３７０）で前記気体燃料（２８）の流れおよび前記液体燃料（５８）の流れを同時に点火するステップ（７４０、８５０）と、
前記気体燃料供給源（２２８）から前記気体燃料ノズル（３２２）への前記気体燃料（２８）の流れを終了させるステップ（７６０、８７０）と
を含む、方法（７００、８００）。

【請求項12】

前記液体燃料カートリッジ（３５８）は、前記複数の燃焼器（２２）の各燃焼器（２２）の軸方向中心線（３１０）に沿って位置決めされ、前記気体燃料ノズル（３２２）は、前記液体燃料カートリッジ（３５８）を取り囲み、前記液体燃料カートリッジ（３５８）および前記それぞれの気体燃料ノズル（３２２）は、前記複数の燃焼器（２２）の各燃焼器（２２）のヘッド端部（３２０）に位置決めされる、請求項１１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項13】

液体燃料（５８）でガスタービン（１０）を始動する方法であって、前記ガスタービン（１０）は、圧縮機（１４）およびタービン（１８）に結合されたロータシャフト（１７）を備え、複数の燃焼器（２２）は、前記タービン（１８）と前記圧縮機（１４）との間に配置され、
燃焼速度に向かって前記ロータシャフト（１７）の回転を加速し、空気を前記ガスタービン（１０）に強制的に通すステップ（８１０）と、
前記複数の燃焼器（２２）の各燃焼器（２２）内で、
気体燃料供給源（２２８）から気体燃料ノズル（３２２）への気体燃料（２８）の流れを開始するステップ（７２０、８３０）と、
液体燃料供給源（１５８）から液体燃料カートリッジ（３５８）への液体燃料（５８）の流れを開始するステップ（７３０、８４０）と、
前記気体燃料（２８）の流れと前記液体燃料（５８）の流れの両方を開始した後、点火器（３７０）で前記気体燃料（２８）の流れおよび前記液体燃料（５８）の流れを点火するステップ（７４０、８５０）と、
前記気体燃料供給源（２２８）から前記気体燃料ノズル（３２２）への前記気体燃料（２８）の流れを終了させるステップ（７６０、８７０）と
を含み、
前記気体燃料（２８）の流れを開始する前記ステップ（７２０、８３０）と前記液体燃料（５８）の流れを開始する前記ステップ（７３０、８４０）は、同時に実行される、方法（７００、８００）。

【請求項14】

前記気体燃料供給源（２２８）は、主気体燃料供給（１２８）システム、補助気体燃料供給（２２８）システム、または前記主気体燃料供給（１２８）システムと前記補助気体燃料供給（２２８）システムの両方のうちの１つである、請求項１１に記載の方法（７００、８００）。

【請求項15】

前記点火器（３７０）、前記気体燃料供給源（２２８）、および前記液体燃料供給源（１５８）と通信するコントローラ（４００）を設けるステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法（７００、８００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、ターボ機械内の液体燃料を点火する方法に関する。特に、本開示は、ターボ機械の燃焼器内の液体燃料を点火する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ターボ機械は、エネルギー伝達の目的で様々な産業および用途で利用されている。例えば、ガスタービンエンジンは、一般に、圧縮機セクションと、燃焼セクションと、タービンセクションと、排気セクションとを含む。圧縮機セクションは、ガスタービンエンジンに入る作動流体の圧力を徐々に上昇させ、この圧縮された作動流体を燃焼セクションに供給する。圧縮された作動流体および燃料（例えば、天然ガス）は、燃焼セクション内で混合され、燃焼チャンバ内で燃焼して高圧および高温の燃焼ガスを生成する。燃焼ガスは、燃焼セクションからタービンセクションに流れ、そこで膨張して仕事を発生する。例えば、タービンセクションにおける燃焼ガスの膨張は、例えば、発電機に接続されたロータシャフトを回転させ、電気を発生することができる。次いで、燃焼ガスは、排気セクションを介してガスタービンから出る。

【0003】

燃焼セクションにおいて、燃料ノズルは、気体燃料のみで、液体燃料のみで、または同時に気体燃料および液体燃料で動作することができる。多くの場合、発電プラントは、液体燃料のみを使用して所与の時間動作する必要がある場合があり得る。これらの例では、プラントオペレータは、気体燃料動作から液体燃料動作への移行が便利であることを見出した。しかし、一次気体燃料供給源が利用不可能な場合が生じる。これらの場合において、移送を達成するために、一次気体燃料供給源に頼ることなく始動時に液体燃料を点火することが課題であった。

【0004】

始動時の液体燃料の点火に関する１つの課題は、点火可能な液体噴霧の領域に対する点火器の近接性を確保することにある。点火器が点火可能な液体噴霧に十分に接近していない場合、点火は起こり得ない。いくつかの従来の点火システムは、火炎ゾーン内に位置決めされ、次いで点火された燃焼ガスの圧力のために引き込まれる火花点火器に依存している。このような火花点火器は、特に引き込み機構が適切に機能しない場合、高温燃焼ガスに近接しているために加速摩耗を受ける可能性がある。

【0005】

液体燃料の点火に関する課題は、火炎を燃焼器のアレイ間で伝播するために火炎伝播管を使用する燃焼システムで発生する。これらのシステムでは、可燃性液体が燃焼器の幅に及ばない（したがって、火炎伝播管の範囲に入る）場合、燃焼器の適切な火炎伝播が生じない。この問題は、液体燃料が中央に位置する液体燃料カートリッジから送達される場合に悪化する可能性がある。

【0006】

液体燃料の点火に関する別の課題は、液体燃料カートリッジから出る交差しない液体燃料ジェットを有する燃焼システムで発生する。そのようなシステムでは、液体燃料のみで動作しているとき、交差しない燃料ジェットの各々を点火することは困難または不可能であり得る。

【0007】

燃焼システム内の液体燃料を点火するための既存の方法は、予め確立された火炎の存在に依存することが多い。例えば、典型的には液体燃料は、最初に１つまたは複数の燃料ノズルを通して気体燃料を流して点火し、続いて１つまたは複数の液体燃料カートリッジを通して液体燃料を流すことによって点火される。燃料ノズルから出る気体燃料からの既存の火炎は、液体燃料カートリッジから出る液体燃料に伝播して点火する。しかし、燃焼システム内の液体燃料を点火するためのこの方法には問題が存在する。

【0008】

例えば、燃焼システム内で気体燃料を燃焼させることが液体燃料よりも優先されることが多いため、ターボ機械は、一般に、気体燃料の供給が少なくなり始めるか、または利用不可能になった場合にのみ液体燃料の燃焼に移行する。したがって、ターボ機械が複数の始動を実行することができ、液体燃料のみでの運転に移行することができることを確実にするために、気体燃料の残りが効率的に管理されることが重要である。したがって、予め確立された気体火炎に依存する方法は、発生し得る始動回数に悪影響を及ぼす比較的大量の気体燃料を必要とする。

【0009】

したがって、予め確立されたガス燃焼火炎の存在を必要としない、液体燃料を点火するための改善された方法が当技術分野では望まれている。特に、有利には、始動時に使用される気体燃料の量を最小にする、燃焼システム内の液体燃料を点火するための改善された方法が当技術分野では望まれている。

【発明の概要】

【0010】

本開示による方法の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載されており、または説明から明らかとなり、または本技術の実践を通して学ぶことができる。

【0011】

一実施形態によれば、ターボ機械燃焼器内の液体燃料を点火する方法が提供される。方法は、気体燃料供給源から気体燃料ノズルへの気体燃料の流れを開始するステップを含む。方法は、液体燃料供給源から一次液体燃料カートリッジへの液体燃料の流れを開始するステップをさらに含む。気体燃料の流れと液体燃料の流れの両方を開始した後、方法は、点火器で気体燃料の流れおよび液体燃料の流れを点火するステップを含む。方法は、気体燃料供給源から気体燃料ノズルへの気体燃料の流れを終了させるステップをさらに含む。

【0012】

別の実施形態によれば、液体燃料でガスタービンを始動するための方法が提供される。ガスタービンは、圧縮機およびタービンに取り付けられたロータシャフトを含む。ガスタービンは、タービンと圧縮機との間に配置された複数の燃焼器をさらに含む。方法は、燃焼速度に向かってロータシャフトの回転を加速し、空気をガスタービンに強制的に通すステップをさらに含む。方法は、気体燃料供給源から気体燃料ノズルへの気体燃料の流れを開始するステップを含む。方法は、液体燃料供給源から一次液体燃料カートリッジへの液体燃料の流れを開始するステップをさらに含む。気体燃料の流れと液体燃料の流れの両方を開始した後、方法は、点火器で気体燃料の流れおよび液体燃料の流れを点火するステップを含む。方法は、気体燃料供給源から気体燃料ノズルへの気体燃料の流れを終了させるステップをさらに含む。

【0013】

本方法のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、よりよく理解されよう。添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成するものであるが、本技術の実施形態を例示し、明細書における説明と併せて本技術の原理を説明するのに役立つ。

【0014】

当業者へと向けられた本システムおよび方法の作製および使用の最良の態様を含む、本方法の完全かつ実施可能な開示が、添付の図を参照する本明細書に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示の実施形態による、ターボ機械の概略図である。

【図2】本開示の実施形態による、燃焼器および液体燃料点火システムの概略断面図である。

【図3】本開示の実施形態による、液体燃料カートリッジの側面図である。

【図4】本開示の実施形態による、液体燃料カートリッジのカートリッジ先端の上面図である。

【図5】本開示の実施形態による、第１の例示的な燃焼器ヘッド端部の平面図（後方から前方を見た図）である。

【図6】本開示の実施形態による、第２の例示的な燃焼器ヘッド端部の平面図（後方から前方を見た図）である。

【図7】本開示の実施形態による、ターボ機械燃焼器内の液体燃料を点火する方法のフローチャートである。

【図8】本開示の実施形態による、液体燃料でガスタービンを始動する方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

ここで、本方法の実施形態を詳細に参照するが、その１つまたは複数の例が図面に示されている。各例は、本技術の説明のために提供するものであって、本技術を限定するものではない。実際、特許請求される技術の範囲または趣旨を逸脱せずに、修正および変更が本技術において可能であることは、当業者にとって明らかであろう。例えば、ある実施形態の一部として図示または記載された特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために、別の実施形態において使用することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内にあるそのような修正および変更を包含することを意図している。

【0017】

詳細な説明は、図面の特徴を参照するために、数字および文字の符号を使用する。図面および説明における類似または同様の符号は、本発明の類似または同様の部分を指して使用されている。本明細書で使用する場合、「第１の」、「第２の」、および「第３の」という用語は、ある構成要素を別の構成要素から区別するために交換可能に使用することができ、個々の構成要素の位置または重要性を示すことを意図するものではない。

【0018】

本明細書で使用する場合、「上流」（または「前方」）、および「下流」（または「後方」）という用語は、流体経路における流体の流れに関する相対的な方向を指す。例えば、「上流」は、流体が流れてくる方向を指し、「下流」は、流体が流れていく方向を指す。「半径方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に垂直な相対的な方向を指し、「軸方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線に実質的に平行であり、かつ／または同軸に整列する相対的な方向を指し、「円周方向に」という用語は、特定の構成要素の軸方向中心線の周りを延びる相対的な方向を指す。

【0019】

「概して」、または「約」などの近似の用語は、記載された値のプラスマイナス１０パーセントの範囲内の値を含む。角度または方向の文脈で使用されるとき、そのような用語は、記載された角度または方向のプラスマイナス１０度の範囲を含む。例えば、「概して垂直」は、任意の方向、例えば、時計回りまたは反時計回りの垂直から１０度の範囲内の方向を含む。

【0020】

ここで図面を参照すると、図１は、ターボ機械の一実施形態の概略図を示しており、これは、図示の実施形態ではガスタービン１０である。産業用または陸上用のガスタービンが本明細書に示されて説明されているが、本開示は、特許請求の範囲に特に明記されない限り、産業用および／または陸上用ガスタービンに限定されない。例えば、本明細書に記載の方法は、限定はしないが、蒸気タービン、航空機用ガスタービン、または船舶用ガスタービンを含む任意のタイプのターボ機械に使用することが可能である。

【0021】

図示のように、ガスタービン１０は、発電に使用されるヘビーデューティガスタービンである。ガスタービン１０は、一般に、一連のフィルタ、冷却コイル、水分分離器、および／またはガスタービン１０に入る作動流体（例えば、空気）２４を洗浄および他の方法で調整するための他の装置を含むことができる入口セクション１２を含む。作動流体２４は、圧縮機セクションに流れ、そこで圧縮機１４が運動エネルギーを作動流体２４に徐々に与えて圧縮された作動流体２６を発生する。

【0022】

圧縮された作動流体２６は、気体燃料２８または液体燃料混合物５８と混合され、燃焼セクションまたは燃焼システム１６の１つまたは複数の燃焼器２２内に可燃混合物を形成する。気体燃料２８は、主気体燃料供給ライン１７０を介して、主気体燃料供給システム１２８（気体燃料パイプラインなど）から、または補助気体燃料供給ライン２７０を介して、補助気体燃料供給源２２８（貯蔵タンクなど）から生じ得る。様々な実施形態において、気体燃料供給弁１３５が、気体燃料２８が単一の供給源（主気体燃料供給システム１２８または補助気体燃料供給システム２２８のいずれか）から送達されるように、主気体燃料供給ライン１７０および補助気体燃料供給ライン２７０と流体連通して位置決めされてもよい。液体燃料混合物５８は、液体燃料３８および水４０が混合される液体燃料供給システム１５８（混合タンクなど）から生じ、液体燃料供給ライン１６０を介して燃焼器２２に送達される。液体燃料供給弁１６５が、液体燃料５８の送達を制御する。

【0023】

気体および／または液体燃料を含み得る可燃混合物は、燃焼されて高温、高圧、および高速の燃焼ガス３０を発生する。燃焼ガス３０は、タービンセクションのタービン１８を通って流れ、仕事を発生する。例えば、タービン１８の回転によって圧縮機１４を駆動して圧縮された作動流体２６を発生するために、タービン１８をシャフト１７に接続することができる。あるいは、またはそれに加えて、シャフト１７は、タービン１８を、電気を発生するための発電機２０に接続することができる。

【0024】

タービン１８からの排気ガス３２は、タービン１８をタービンの下流の排気スタックに接続する排気セクション（図示せず）を通って流れる。排気セクションは、例えば、環境に放出される前に排気ガス３２から追加の熱を浄化および抽出するための排熱回収ボイラ（図示せず）を含んでもよい。

【0025】

燃焼器２２は、当技術分野で公知の任意のタイプの燃焼器であってもよく、本方法は、特許請求の範囲に具体的に記載されない限り、任意の特定の燃焼器設計に限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、燃焼器２２は、缶型または缶環状型の燃焼セクションを構成することができ、各燃焼器２２は、燃焼ガス３０の一部を発生する独自の個々の燃焼チャンバを有することができる。他の実施形態では、燃焼器２２は、燃焼がバーナ（燃料ノズル）の円周方向アレイによって供給される共通の環状部で行われる環状型燃焼セクションであってもよい。

【0026】

図２は、ヘビーデューティガスタービン１０用の缶環状燃焼システム１６に含まれ得る燃焼器２２の概略図である。缶環状燃焼システム１６では、複数の燃焼器２２（例えば、８、１０、１２、１４、１６、またはそれ以上）が、圧縮機１４をタービン１８に接続するシャフト１７を中心に環状アレイで位置決めされる。複数の燃焼器の各燃焼器２２は、燃焼ガス３０が各缶環状燃焼器２２からタービンセクション１８に向かって流れることができるように、独自の局所燃焼チャンバを有する。

【0027】

図２に示すように、燃焼器２２は、燃焼ガス３０を収容してタービンに搬送するライナ３１２を含む。ライナ３１２は、燃焼が起こる燃焼チャンバを画定することができる。ライナ３１２は、多くの従来の燃焼システムのように、円筒状のライナ部分と、円筒状のライナ部分から分離されたテーパ状の移行部分とを有することができる。あるいは、ライナ３１２は、円筒状の部分およびテーパ状の部分が互いに一体化された、一体型本体（または「ユニボディ」）構成を有してもよい。したがって、本明細書のライナ３１２の説明は、別個のライナおよびトランジションピースを有する従来の燃焼システムと、ユニボディライナを有する燃焼システムの両方を包含することが意図されている。さらに、本開示は、トランジションピースおよびタービンの第１段ノズルが、「移行ノズル」または「一体化出口ピース」と呼ばれることもある、単一のユニットに一体化された燃焼システムにも同様に適用可能である。

【0028】

ライナ３１２は、外側スリーブ３１４によって取り囲まれ、外側スリーブ３１４は、ライナ３１２の半径方向外側に間隔を置いて配置され、ライナ３１２と外側スリーブ３１４との間に環状部３３２を画定する。外側スリーブ３１４は、多くの従来の燃焼システムのように、前方端部に流れスリーブ部分を、後方端部に衝突スリーブ部分を含むことができる。あるいは、外側スリーブ３１４は、流れスリーブ部分および衝突スリーブ部分が軸方向に互いに一体化された、一体型本体（または「ユニスリーブ」）構成を有してもよい。前述のように、本明細書の外側スリーブ３１４の説明は、別個の流れスリーブおよび衝突スリーブを有する従来の燃焼システムと、ユニスリーブの外側スリーブを有する燃焼システムの両方を包含することが意図されている。

【0029】

燃焼器２２のヘッド端部部分３２０は、１つまたは複数の燃料ノズル３２２を含む。燃料ノズル３２２は、上流（または入口）端部に燃料入口３２４を有する。燃料入口３２４は、燃焼器２２の前方端部にエンドカバー３２６を通して形成されてもよい。燃料ノズル３２２の下流（または出口）端部は、燃焼器キャップ３２８（図４にも示す）の中におよび／もしくは中を通って延びるか、またはキャップ（図６に示す）として機能する後方プレート３６８を含む。

【0030】

多くの実施形態では、燃焼器２２のヘッド端部部分３２０は、前方ケーシングによって少なくとも部分的に取り囲まれ得、前方ケーシングは、圧縮機吐出ケースに物理的に結合され、流体接続される。様々な実施形態において、圧縮機吐出ケースは、圧縮機１４の出口に流体接続され、燃焼器２２の少なくとも一部を取り囲む加圧空気プレナムを画定することができる。圧縮空気２６は、外側スリーブ３１４に画定された開口部を介して、圧縮機吐出ケースから燃焼器２２の後方端部の環状部３３２に流れることができる。環状部３３２はヘッド端部部分３２０に流体結合されるので、空気流２６は、燃焼器２２の後方端部からヘッド端部部分３２０へと上流に移動し、そこで空気流２６が方向転換して燃料ノズル３２２に入る。例えば、空気２６は、ライナ３１２内の燃焼ガス３０の反対方向に環状部３３２を通って移動することができる。

【0031】

燃料２８および圧縮空気２６は、燃料ノズル３２２によってライナ３１２の前方端部の燃焼チャンバ３５０に導入され、そこで燃料２８および空気２６は点火器３７０を介して点火され、燃焼されて燃焼ガス３０を形成する。点火器３７０は、燃焼器２２のヘッド端部３２０に近接して位置決めされる。あるいは、点火器は、（例えば、燃料ノズル３２２の一方の上流のエンドカバー３２６を通して）燃焼器２２のヘッド端部３２０内に位置決めされたトーチ型点火器３８０であってもよい。一方の燃焼器２２からの燃焼ガス３０は、隣接する燃焼器２２のライナ３１２の間の火炎伝播管（図示せず）を通って移動し、燃焼器２２のアレイの周りに火炎を伝播させる。

【0032】

一実施形態では、燃料２８および空気２６は、燃料ノズル３２２内で（例えば、予混合燃料ノズル内で）混合される。他の実施形態では、燃料２８および空気２６は、燃焼チャンバ３５０に別々に導入され、燃焼チャンバ３５０内で（例えば、拡散ノズルで発生し得るように）混合されてもよい。本明細書における「燃料／空気混合物」への言及は、いずれも燃料ノズル３２２によって発生することができる予混合された燃料／空気混合物と拡散タイプの燃料／空気混合物の両方を説明するものとして解釈されるべきである。

【0033】

液体燃料動作の場合、液体燃料混合物５８が、液体燃料供給ライン１６０を介して液体燃料カートリッジ３５８に送達される。例示的な実施形態では、液体燃料カートリッジ３５８は、燃焼器２２の軸方向中心線３１０に沿って設置され、燃料ノズル３２２のうちの１つの中に同軸に配置される。多くの実施形態では、液体燃料カートリッジ３５８は、燃焼器２２と燃料ノズル３２２の両方と同軸に延びてもよい。

【0034】

気体燃料２８および／または液体燃料５８を圧縮空気２６で燃焼させることによって発生された燃焼ガス３０は、燃焼器２２の後方フレーム３１８に向かって下流に移動し、後方フレーム３１８は、燃焼器２２の後方端部を表す。多くの実施形態では、後方フレーム３１８は、燃焼ガス３０が後方フレーム３１８で燃焼器セクション１６から出てタービン１８に入ることができるように、タービン１８に接続することができる。

【0035】

制御システム、またはコントローラ４００を使用して、燃焼器２２に提供される燃料２８、５８を制御することができる。制御システム４００は、信号４３５を介して、主気体燃料供給ライン１７０および補助気体燃料供給ライン２７０に沿って配置された気体燃料供給弁１３５と通信することができ、それにより気体燃料２８は、これらの供給ライン１７０または２７０の一方または両方から弁１３５を通って、気体燃料供給ライン７０に導かれる。制御システム４００はまた、信号４６５を介して、液体燃料供給ライン１６０に沿って配置された液体燃料供給弁１６５と通信する。いくつかの実施形態では、制御システム４００は、燃焼器２２の始動中に開始信号４７０を点火器３７０に送信する。他の実施形態では、制御システム４００は、燃焼システムの始動中に開始信号４８０をトーチ型点火器３８０に送信する。

【0036】

火炎検出器４１２または４１４（センサを表すために図２では「Ｓ」とラベル付けされている）を使用して、燃焼チャンバ３５０内の火炎を検出することができる。火炎検出器４１２は、エンドカバー３２６内にまたはそれを通して配置され、燃料ノズル３２２の上流端部を通して見て、燃焼チャンバ３５０内の火炎を検出するように位置決めされる。火炎検出器４１４は、ライナ３１２の内面に沿って配置され、燃焼器２２の下流端部からヘッド端部３２０へと上流に向かって見て（すなわち、後方から前方を見て）、燃焼チャンバ３５０内の火炎を検出するように位置決めされてもよい。火炎検出器４１２または４１４は、火炎の検出が信号４２２、４２４としてコントローラ４００に送信されるように、コントローラ４００と通信する。火炎検出器４１２、４１４は、限定はしないが、光学検出器、分光計、カメラ、紫外線火炎検出器、赤外線火炎検出器、熱検出器、圧力センサ、またはそれらの組み合わせを含む、当技術分野で公知の任意のタイプの火炎検出器であってもよい。

【0037】

図３は、図２の燃焼器２２と共に使用することができる液体燃料カートリッジ３５８を示している。液体燃料カートリッジ３５８は、円筒状本体３６０と、液体燃料カートリッジ先端３６２と、液体燃料供給ライン１６０から液体燃料混合物５８を受け入れる入口３６４を画定する取り付けフランジ３６６とを含む。図示のように、多くの実施形態では、カートリッジ先端は、円筒状本体３６０に直接結合する基部３６１を含むことができ、基部３６１は、軸方向Ａに関してカートリッジ先端３６２の軸方向最内部分である。図３に示すように、カートリッジ先端３６２は、基部３６１から下流面３６３まで半径方向内側に分岐することができ、カートリッジ先端３６２は、概して円錐形の形状を有する。カートリッジ先端３６２の円錐形状は、カートリッジ先端３６２に沿った燃料渦またはホットスポットの可能性を最小にする空気力学的輪郭を提供するように、例えば、円筒形状よりも有利であり得る。様々な実施形態において、図２に最もよく示すように、カートリッジ先端３６２は、燃焼チャンバ３５０内に完全に配置され、燃焼器キャップ３２８の下流に位置決めされた下流面３６３で終端することができる。図３に示すように、カートリッジ先端３６２は、カートリッジ先端３６２上に互いに円周方向に間隔を置いて配置された液体燃料噴射孔３６４の列を画定することができる。

【0038】

図４は、わずかに下流から上流に向かって見たカートリッジ先端３６２を示している。図３および図４に示すように、液体燃料噴射孔３６４は、燃料ノズル３２２からの燃料／空気混合物の送達に対して斜めおよび／または垂直な方向に液体燃料混合物５８を送達することができる。図４に示すように、液体燃料噴射孔３６４は、カートリッジ先端３６２から出る液体燃料混合物５８の流れが互いに重ならないように、円周方向にオフセットしたグループにクラスタ化されてもよい。したがって、液体燃料混合物の１つの流れからの火炎は、一般に、気体燃料の存在なしに液体燃料の別の流れに伝播しない。いくつかの実施形態では、下流面３６３は、燃料ノズル３２２からの燃料／空気混合物の送達に平行な方向に、すなわち、軸方向Ａに平行に液体燃料混合物５８を送達する１つまたは複数の液体燃料噴射孔３６５を貫通して画定することができる。

【0039】

図５は、図３および図４の液体燃料カートリッジ３５８が設置される、燃焼器ヘッド端部３２０ａの第１の実施形態の平面図である。図示のように、液体燃料カートリッジ３５８は、旋回燃料ノズル、スウォズル、または他の適切な燃料ノズルなどの中央燃料ノズル３２２ａ内に設置された一次液体燃料カートリッジ３５７であってもよい。中央燃料ノズル３２２ａは、旋回燃料ノズル、スウォズル、または他の適切な燃料ノズルであってもよい複数の外側燃料ノズル３２２ｂによって取り囲まれる。図示のように、液体燃料カートリッジ３５８と同様の構成を有することができる１つまたは複数の二次液体燃料カートリッジ３５９は、外側燃料ノズル３２２ｂの１つまたは複数の中に配置することができる。

【0040】

各燃料ノズル３２２ａ、３２２ｂは、通過して流れる空気に旋回方向を与える旋回ベーン３２３を含むことができる。いくつかの実施形態では、外側燃料ノズル３２２ｂの旋回ベーン３２３は、中央ハブ３２１の周りに配置される。他の実施形態では、図示のように、旋回ベーン３２３は、二次液体燃料カートリッジ３５９の周りに配置することができる。例示的な実施形態では、外側燃料ノズル３２２ｂの各々は、中央ハブ３２１を含むことができ、それにより唯一の液体燃料カートリッジ３５８は、中央燃料ノズル３２２ａ内に配置された一次液体燃料カートリッジ３５７である。中央燃料ノズル３２２ａにおける旋回ベーン３２３は、一次液体燃料カートリッジ３５７の周りに配置することができる。６つの外側燃料ノズル３２２ｂが示されているが、他の数の燃料ノズル３２２ｂ（例えば、４、５、または８つの燃料ノズル３２２ｂ）が用いられてもよいことを理解されたい。燃料ノズル３２２ａ、３２２ｂは、燃焼器キャップ３２８における対応する開口部（別々にラベル付けされていない）内に設置される。

【0041】

図６は、図３および図４の液体燃料カートリッジ３５８が設置される、燃焼器ヘッド端部３２０ｂの第２の実施形態の平面図である。図示のように、液体燃料カートリッジ３５８は、束管燃料ノズルなどの中央燃料ノズル３２２ｃ内に設置された一次液体燃料カートリッジ３５７であってもよい。中央燃料ノズル３２２ｃは、複数の燃料ノズル３２２ｄによって取り囲まれ、燃料ノズル３２２ｄもまた、束管燃料ノズルであってもよい。図示のように、液体燃料カートリッジ３５８と同様の構成を有することができる１つまたは複数の二次液体燃料カートリッジ３５９は、燃料ノズル３２２ｄの１つまたは複数の中に配置することができる。各束管燃料ノズル３２２ｃ、３２２ｄは、燃料および空気が混合される複数の個々の予混合管５２２を含む。予混合管５２２は、各束管燃料ノズル３２２ｃ、３２２ｄに固有であってもよく、またはすべての束管燃料ノズル３２２ｃ、３２２ｄにわたって延びてもよい後方プレート３６８を通って延びる。

【0042】

束管燃料ノズル３２２ｃ、３２２ｄは、各燃料ノズル３２２ｃ、３２２ｄに固有の上流燃料プレナムを含むことができ、各予混合管５２２は、燃料プレナムと流体連通する１つまたは複数の燃料噴射ポートを含むことができる。各予混合管５２２の入口端部を通って流れる空気は、燃料噴射ポートを通って流れる燃料と混合し、燃料と空気の混合物は、各管５２２の出口端部を通って搬送される。

【0043】

あるいは、各予混合管５２２は、燃料ランスが設置される入口端部を含んでもよい。複数の空気入口孔が燃料ランスの下流に配置され、それにより空気入口孔を通って流れる空気が燃料ランスからの燃料と混合される。燃料と空気の混合物は、各管５２２の出口端部を通って搬送される。

【0044】

束管燃料ノズル３２２ｄは、２つの半径方向に延びる側面および２つの対向して配置された弓形側面を含む扇形形状を有するものとして示されているが、束管燃料ノズル３２２ｄは、中央束管燃料ノズル３２２ｃに対して任意の形状またはサイズを有することができることを理解されたい。

【0045】

図７は、本開示の一実施形態による、ガスタービン燃焼器内の液体燃料を点火する方法７００を定義するステップ７１０～７６０の連続したセットのフローチャートである。フローチャートは、図２の燃焼器２２の燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８からのそれぞれの流れを示すための概略図を含む。

【0046】

点線のボックスによって図７に示されるように、方法７００は、任意選択のステップ７１０を含むことができる。任意選択のステップ７１０は、火炎検出器４１２、４１４などの１つまたは複数の火炎検出器を用いて、燃焼チャンバ３５０内に活性火炎が存在しないことを検出することを含むことができる。本明細書で説明するように、火炎検出器４１２、４１４は、燃焼チャンバ３５０内の火炎の存在を感知し、信号４２２、４２４を介して感知データをコントローラ４００に通信するように動作可能である。

【0047】

ステップ７２０は、気体燃料供給源から気体燃料ノズル３２２への気体燃料２８の流れを開始することを含む。ステップ７３０は、液体燃料供給源から一次液体燃料カートリッジ３５７への液体燃料５８の流れを開始することを含む。図２に示すように、気体燃料供給源は、主気体燃料供給源１２８、補助気体燃料供給源２２８、またはその両方であってもよい。同様に、液体燃料供給源は、液体燃料供給システム１５８であってもよい。ステップ７２０および７３０は、燃焼器内での点火の前に両方の弁１３５、１６５を開き、気体燃料および液体燃料を燃焼ゾーン３５０に提供するために、気体燃料供給弁１３５への信号４３５および液体燃料供給弁１６５への信号４６５を送信することによって実行することができる。

【0048】

例示的な実施形態では、方法７００は、有利には、液体燃料５８の流れが開始される前に気体燃料２８の点火を必要とせず、気体燃料２８のより効率的な使用を可能にする。このようにして、液体燃料５８でガスタービン１０を動作させるときの始動回数を最大にするために、気体燃料２８を効率的に利用することができる。

【0049】

いくつかの実施形態では、ステップ７２０および７３０は、同時に実行されてもよい。そのような実施形態では、燃焼器２２内に気体燃料２８および液体燃料５８を同時に提供するために、気体燃料供給弁１３５を開くための信号４３５および液体燃料供給弁１６５を開くための信号４６５を同時に送ることができる。図２に示すように、気体燃料供給弁１３５を開くことにより、気体燃料が主気体燃料供給源１２８、補助燃料供給源２２８、またはその両方から燃料供給ライン７０を介して気体燃料ノズル３２２に流れることを可能にすることができる。同様に、液体燃料供給弁１６５を開くことにより、液体燃料が液体燃料供給システム１５８から液体燃料供給ライン１６０を介して液体燃料カートリッジ３５８に流れることを可能にすることができる。その結果、概略図７３５に示すように、燃焼器２２内での点火の前に、気体燃料／空気混合物が気体燃料ノズル３２２から燃焼ゾーン３５０に送達され、液体燃料５８が一次液体燃料カートリッジ３５７から燃焼ゾーン３５０に送達される。

【0050】

ステップ７４０において、ステップ７２０とステップ７３０の両方が実行された後、コントローラ４００は、信号４７０および／または４８０を点火器３７０および／またはトーチ点火器３８０に送信することによって、点火器３７０またはトーチ点火器３８０などの点火器を開始する。ステップ７２０および７３０を７４０の前に実行することにより、有利には、気体燃料２８および液体燃料５８の同時点火が可能になり、気体燃料の節約が可能になる。

【0051】

多くの実施形態では、気体燃料２８および液体燃料５８は、気体燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８の下流に位置決めされた点火器３７０を介して点火することができる。点火器３７０は、燃焼チャンバ３５０内の気体燃料／空気混合物を点火する火花を生成することができる。

【0052】

例示的な実施形態では、気体燃料２８および液体燃料５８は、（例えば、燃料ノズル３２２の一方の上流のエンドカバー３２６を通して）燃焼器２２のヘッド端部３２０内に位置決めされたトーチ点火器３８０を介して点火することができる。気体燃料／空気混合物によって生成された火炎は、気体燃料点火の瞬間に燃焼器２２内に液体燃料５８が存在するため、一次液体燃料カートリッジ３５８から出る液体燃料５８に直ちに伝播する。

【0053】

方法７００はまた、１つまたは複数の火炎検出器４１２、４１４を用いて、燃焼ゾーン３５０内の気体燃料ノズル３２２と液体燃料カートリッジ３５８の両方から発する火炎の存在を検出する任意選択のステップ７５０を含むことができる。コントローラ４００は、燃焼が燃焼チャンバ内で起こり、火炎が気体燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８から発していることを示す、火炎検出器４１２、４１４の一方または両方からの信号４２２、４２４を受信することができる。このステップは、液体燃料カートリッジ３５８から出る液体燃料５８が点火したことを確認するために実行されてもよい。

【0054】

ステップ７６０において、コントローラ４００は、第２の信号４３５を気体燃料供給弁１３５のみに送信することによって、気体燃料ノズル３２２への気体燃料供給を終了させることができる。気体燃料供給弁１３５は、気体燃料供給ライン１７０および／または２７０と気体燃料供給ライン７０との間の通路を閉じる。気体燃料供給ライン１７０から気体燃料供給ライン７０へ、および気体燃料供給ライン２７０から気体燃料供給ライン７０への通路は閉じたままであり、それにより気体燃料２８が気体燃料供給ライン７０を通って気体燃料ノズル３２２に移動することは許可されない。その結果、概略図７６５に示すように、液体燃料混合物５８のみが液体燃料カートリッジ３５８から送達され、気体燃料ノズル３２２は、燃料を供給されない（すなわち、空気のみを送達することができる）。コントローラ４００は、ステップ７５０が含まれる場合、時系列に基づいて、または信号４２２もしくは４２４の受信に基づいて、ステップ７６０を開始することができる。

【0055】

図８は、本開示の別の態様による、液体燃料でガスタービンを始動する方法８００を定義するステップ８１０～８７０の連続したセットのフローチャートである。上記で詳細に説明したように、ガスタービン１０は、圧縮機１４およびタービン１８に結合されたロータシャフト１７を含むことができ、複数の燃焼器２２は、タービン１８と圧縮機１４との間に配置することができる。図８に示すように、フローチャートは、図２の燃焼器２２の燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８からのそれぞれの流れを示すための概略図を含む。

【0056】

方法８００は、燃焼速度に向かってロータシャフト１７の回転を加速し、空気をガスタービン１０に強制的に通すステップ８１０を含むことができる。空気をガスタービン１０に強制的に通すステップは、燃焼が起こる前に空気が燃焼チャンバ内に存在するように、燃焼器２２を通して、例えば、１つまたは複数の気体燃料ノズル３２２を通して空気を流すことを含む。ロータシャフトが燃焼速度に達すると、燃料は、気体燃料ノズル３２２および／または液体燃料カートリッジ３５８に送られ始めることができる。

【0057】

点線のボックスによって図８に示されるように、方法８００は、任意選択のステップ８２０を含むことができる。任意選択のステップ８２０は、火炎検出器４１２、４１４などの１つまたは複数の火炎検出器を用いて、燃焼チャンバ３５０内に活性火炎が存在しないことを検出することを含むことができる。本明細書で説明するように、火炎検出器４１２、４１４は、燃焼チャンバ３５０内の火炎の存在を感知し、信号４２２、４２４を介して感知データをコントローラ４００と通信するように動作可能である。

【0058】

ステップ８３０は、気体燃料供給源から気体燃料ノズル３２２への気体燃料の流れを開始することを含む。ステップ８４０は、液体燃料供給源から一次液体燃料カートリッジ３５７への液体燃料の流れを開始することを含む。図２に示すように、気体燃料供給源は、主気体燃料供給源１２８、補助気体燃料供給源２２８、またはその両方であってもよい。同様に、液体燃料供給源は、液体燃料供給システム１５８であってもよい。ステップ８３０および８４０は、燃焼器２２内での点火の前に両方の弁１３５、１６５を開き、気体燃料２８および液体燃料５８を燃焼ゾーン３５０に提供するために、気体燃料供給弁１３５への信号４３５および液体燃料供給弁１６５への信号４６５を送信することによって実行することができる。

【0059】

例示的な実施形態では、方法８００は、有利には、液体燃料５８の流れが開始される前に気体燃料２８の点火を必要とせず、気体燃料２８のより効率的な使用を可能にする。このようにして、液体燃料５８でガスタービン１０を動作させるときの始動回数を最大にするために、気体燃料２８を効率的に利用することができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、ステップ８３０および８４０は、同時に実行されてもよい。そのような実施形態では、燃焼器２２内に気体燃料２８および液体燃料５８を同時に提供するために、気体燃料供給弁１３５を開くための信号４３５および液体燃料供給弁１６５を開くための信号４６５を同時に送ることができる。図２に示すように、気体燃料供給弁１３５を開くことにより、気体燃料が主気体燃料供給源１２８、補助燃料供給源２２８、またはその両方から燃料供給ライン７０を介して気体燃料ノズル３２２に流れることを可能にすることができる。同様に、液体燃料供給弁１６５を開くことにより、液体燃料が液体燃料供給システム１５８から液体燃料供給ライン１６０を介して液体燃料カートリッジ３５８に流れることを可能にすることができる。その結果、概略図８４５に示すように、燃焼器２２内での点火の前に、気体燃料／空気混合物が気体燃料ノズル３２２から燃焼ゾーン３５０に送達され、液体燃料５８が一次液体燃料カートリッジ３５７から燃焼ゾーン３５０に送達される。

【0061】

ステップ８５０において、コントローラ４００は、信号４７０および／または４８０を点火器３７０および／またはトーチ点火器３８０に送信することによって、点火器３７０またはトーチ点火器３８０などの点火器を開始する。多くの実施形態では、気体燃料２８および液体燃料５８は、気体燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８の下流に位置決めされた点火器３７０を介して点火することができる。点火器３７０は、燃焼チャンバ３５０内の気体燃料／空気混合物を点火する火花を生成することができる。

【0062】

例示的な実施形態では、気体燃料２８および液体燃料５８は、（例えば、燃料ノズル３２２の一方の上流のエンドカバー３２６を通して）燃焼器２２のヘッド端部３２０内に位置決めされたトーチ点火器３８０を介して点火することができる。気体燃料／空気混合物によって生成された火炎は、気体燃料点火の瞬間に燃焼器２２内に液体燃料５８が存在するため、一次液体燃料カートリッジ３５７から出る液体燃料５８に直ちに伝播する。

【0063】

方法８００はまた、１つまたは複数の火炎検出器４１２、４１４を用いて、燃焼ゾーン３５０内の気体燃料ノズル３２２と液体燃料カートリッジ３５８の両方から発する火炎の存在を検出する任意選択のステップ８６０を含むことができる。コントローラ４００は、燃焼が燃焼チャンバ３５０内で起こり、火炎が気体燃料ノズル３２２および液体燃料カートリッジ３５８から発していることを示す、火炎検出器４１２、４１４の一方または両方からの信号４２２、４２４を受信することができる。このステップは、液体燃料カートリッジ３５８から出る液体燃料５８が点火したことを確認するために実行されてもよい。

【0064】

ステップ８７０において、コントローラ４００は、第２の信号４３５を気体燃料供給弁１３５のみに送信することによって、気体燃料ノズル３２２への気体燃料供給を終了させることができる。気体燃料供給弁１３５は、気体燃料供給ライン１７０および／または２７０と気体燃料供給ライン７０との間の通路を閉じる。気体燃料供給ライン１７０から気体燃料供給ライン７０へ、および気体燃料供給ライン２７０から気体燃料供給ライン７０への通路は閉じたままであり、それにより気体燃料２８が気体燃料供給ライン７０を通って気体燃料ノズル３２２に移動することは許可されない。その結果、概略図８７５に示すように、液体燃料混合物のみが液体燃料カートリッジ３５８から送達され、気体燃料ノズル３２２は、燃料を供給されない（すなわち、空気のみを送達することができる）。コントローラ４００は、ステップ８６０が含まれる場合、時系列に基づいて、または信号４２２もしくは４２４の受信に基づいて、ステップ８７０を開始することができる。

【0065】

多くの実施形態では、方法７００および８００は、本明細書に記載の補助燃料供給システム２２８などの補助燃料供給源のみにアクセスして実行することができる。そのような実施形態では、主気体燃料供給システム１２８は、利用不可能な場合がある。したがって、ガスタービンが複数の始動を実行し、液体燃料で動作することができることを確実にするために、補助燃料供給システム２２８からの気体燃料が効率的に管理されることが非常に重要である。

【0066】

したがって、数十秒（例えば、１分未満）以内に、燃焼器２２を首尾よく始動させ、液体燃料で動作させることができる。本明細書に記載の方法７００、８００は、有利には、燃焼器２２内の予め確立された火炎なしにガスタービン１０を始動することを可能にし、これは有利には、始動時に必要とされる気体燃料の量を最小にし、それによって最大始動回数にわたって補助燃料供給システム２２８内で利用可能な燃料供給源を効率的に管理する。特に、本明細書に記載の方法７００、８００は、予め確立された火炎を必要とする方法、すなわち、「燃料移送方法」よりも有利であり得、これは、方法７００、８００が前記燃料移送方法よりもはるかに少ない気体燃料を必要とするためである。例えば、燃料移送方法では、液体燃料が導入される前に気体燃料が燃焼器内で点火され、これには、補助燃料供給源からの気体燃料の大部分が必要である。本方法を使用して、単一の気体燃料タンク２２８から複数の始動を達成することができ、それによってより大きな動作柔軟性をプラントオペレータに提供する。

【0067】

本明細書に記載の方法およびシステムは、ガスタービン燃焼器における液体燃料の点火を容易にする。より具体的には、方法およびシステムは、一次気体燃料供給源にアクセスすることなく液体燃料の点火を容易にする。したがって、方法およびシステムは、ガスタービンアセンブリ内の燃焼器などの燃焼器の全体的な動作柔軟性の改善を容易にする。これは、ガスタービンアセンブリ内の燃焼器などの燃焼器を動作させることに関連するコストを低減し、かつ／または燃焼器の動作時間（および出力）を増加させることができる。

【0068】

以上、液体燃料点火方法の例示的な実施形態について詳細に説明した。本明細書に記載の方法は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、方法の構成要素は、本明細書に記載の他の構成要素から独立してかつ別々に利用することが可能である。例えば、本明細書に記載の方法は、本明細書に記載のタービンアセンブリにおける実践に限定されない他の用途を有することができる。むしろ、本明細書に記載の方法およびシステムは、様々な他の産業に関連して実施および利用することが可能である。

【0069】

本明細書は、最良の態様を含む本発明を開示するため、およびどのような当業者も、任意の装置またはシステムの作製および使用ならびに任意の組み込まれた方法の実行を含む本発明の実践を可能にするために、実施例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、特許請求の範囲の文言との差がない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言との実質的な差がない等価の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0070】

１０ ガスタービン
１２ 入口セクション
１４ 圧縮機
１６ 燃焼セクション、缶環状燃焼システム、燃焼器セクション
１７ ロータシャフト
１８ タービンセクション
２０ 発電機
２２ 燃焼器、缶環状燃焼器、ターボ機械燃焼器
２４ 作動流体
２６ 圧縮された作動流体、圧縮空気、空気流
２８ 気体燃料
３０ 燃焼ガス
３２ 排気ガス
３８ 液体燃料
４０ 水
５８ 液体燃料混合物、液体燃料
７０ 気体燃料供給ライン
１２８ 主気体燃料供給システム、主気体燃料供給源
１３５ 気体燃料供給弁
１５８ 液体燃料供給システム
１６０ 液体燃料供給ライン
１６５ 液体燃料供給弁
１７０ 主気体燃料供給ライン
２２８ 補助気体燃料供給源、補助気体燃料供給システム、気体燃料タンク
２７０ 補助気体燃料供給ライン
３１０ 軸方向中心線
３１２ ライナ
３１４ 外側スリーブ
３１８ 後方フレーム
３２０ ヘッド端部部分
３２０ａ 燃焼器ヘッド端部
３２０ｂ 燃焼器ヘッド端部
３２１ 中央ハブ
３２２ 気体燃料ノズル
３２２ａ 中央燃料ノズル
３２２ｂ 外側燃料ノズル
３２２ｃ 中央束管燃料ノズル
３２２ｄ 束管燃料ノズル
３２３ 旋回ベーン
３２４ 燃料入口
３２６ エンドカバー
３２８ 燃焼器キャップ
３３２ 環状部
３５０ 燃焼チャンバ、燃焼ゾーン
３５７ 一次液体燃料カートリッジ
３５８ 液体燃料カートリッジ
３５９ 二次液体燃料カートリッジ
３６０ 円筒状本体
３６１ 基部
３６２ 液体燃料カートリッジ先端
３６３ 下流面
３６４ 入口、液体燃料噴射孔
３６５ 液体燃料噴射孔
３６６ 取り付けフランジ
３６８ 後方プレート
３７０ 点火器
３８０ トーチ型点火器、トーチ点火器
４００ 制御システム、コントローラ
４１２ 火炎検出器
４１４ 火炎検出器
４２２ 信号
４２４ 信号
４３５ 第２の信号
４６５ 信号
４７０ 開始信号
４８０ 開始信号
５２２ 予混合管
７００ 方法
７３５ 概略図
７６５ 概略図
８００ 方法
８４５ 概略図
８７５ 概略図
Ａ 軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】