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WO2024043268A1 - ガスタービン及びガスタービン設備 - Google Patents

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WO2024043268A1
WO2024043268A1 PCT/JP2023/030288 JP2023030288W WO2024043268A1 WO 2024043268 A1 WO2024043268 A1 WO 2024043268A1 JP 2023030288 W JP2023030288 W JP 2023030288W WO 2024043268 A1 WO2024043268 A1 WO 2024043268A1
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WO
WIPO (PCT)
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fuel
compressed air
gas turbine
supplied
ammonia
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2023/030288
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕行 武石
虹造 青木
和明 橋口
明典 林
浩美 小泉
裕明 長橋
聡 谷村
朋 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Mitsubishi Power Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to CN202380053456.1A priority patent/CN119546903A/zh
Priority to JP2024542845A priority patent/JP7731507B2/ja
Priority to KR1020257001150A priority patent/KR20250019150A/ko
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    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02C3/22—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid using a special fuel, oxidant, or dilution fluid to generate the combustion products the fuel or oxidant being gaseous at standard temperature and pressure
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/00002—Gas turbine combustors adapted for fuels having low heating value [LHV]

Definitions

  • a gas turbine includes a compressor that compresses air, a combustor that burns fuel in the air compressed by the compressor to generate combustion gas, and a turbine that is driven by the combustion gas.
  • the fuel supplied to the combustor is generally hydrocarbon fuel, which is a fossil fuel such as natural gas or oil, but ammonia may also be used.
  • Patent Document 1 states that while ammonia is supplied as the main fuel, in a combustibility deterioration operation region where the combustibility of ammonia deteriorates, the proportion of fossil fuel in the fuel supplied to the gas turbine is higher than during normal operation. A gas turbine is described that increases the
  • ammonia fuel has a low calorific value and a low combustion rate.
  • ammonia fuel has poor flammability compared to hydrocarbon fuel. Therefore, in a gas turbine that can simultaneously supply ammonia fuel and hydrocarbon fuel, it is difficult to maintain stable combustion regardless of whether ammonia fuel or hydrocarbon fuel is supplied.
  • the present disclosure provides a gas turbine and gas turbine equipment that can suppress the amount of NOx generated while continuing stable combustion for a gas turbine to which both ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied.
  • a gas turbine includes a compressor capable of compressing air to generate compressed air, and a fuel to be burned that can be switched between an ammonia fuel and a hydrocarbon fuel, and the gas turbine is supplied from the compressor.
  • a combustor that can generate combustion gas by burning at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel in the compressed air; and a turbine that can be driven by the combustion gas supplied from the combustor.
  • the combustor includes a cylindrical body through which the combustion gas generated by burning the ammonia fuel or the hydrocarbon fuel flows, the ammonia fuel, the hydrocarbon fuel, and the compressed a fuel nozzle that injects air into the interior of the cylindrical body; and a part of the compressed air supplied to the fuel nozzle is supplied to the cylindrical body on the downstream side of the fuel nozzle in the flow direction of the combustion gas.
  • the flow rate adjustment unit increases the flow rate of the compressed air supplied to the cylindrical body from the intermediate supply unit when the ammonia fuel is combusted, and increases the flow rate of the compressed air supplied to the cylindrical body when the hydrocarbon fuel is combusted. Decreasing the flow rate of the compressed air supplied.
  • Gas turbine equipment includes the gas turbine, an ammonia fuel supply equipment that can supply the ammonia fuel to the gas turbine, and a hydrocarbon fuel supply equipment that can supply the hydrocarbon fuel to the gas turbine. system fuel supply equipment.
  • gas turbine and gas turbine equipment of the present disclosure it is possible to suppress the amount of NOx generated while continuing stable combustion in a gas turbine to which ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of gas turbine equipment in a first embodiment according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a combustor in a first embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a combustor in a second embodiment according to the present disclosure.
  • 4 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 3.
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged view of essential parts of the combustor of FIG. 3.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a main part of a combustor of a modification of the second embodiment corresponding to FIG. 5;
  • FIG. 6 is an enlarged view of main parts of a combustor of a third embodiment corresponding to FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of main parts of a combustor of a fourth embodiment corresponding to FIG. 5;
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a combustor in a fifth embodiment according to the present disclosure.
  • 9 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 8.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a first main part of the combustor of FIG. 8; 9 is a second enlarged view of essential parts of the combustor of FIG. 8.
  • FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a combustor in a sixth embodiment according to the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a combustor in a seventh embodiment according to the present disclosure.
  • the gas turbine equipment 1 of this embodiment includes a gas turbine 10, an ammonia fuel supply equipment 20, and a hydrocarbon fuel supply equipment 30.
  • the gas turbine 10 is capable of switching the fuel to be combusted between ammonia fuel and hydrocarbon fuel.
  • the gas turbine 10 can be driven by combustion gas generated by burning at least one of ammonia fuel and hydrocarbon fuel.
  • the gas turbine 10 of this embodiment includes a compressor 14, a combustor 15, a turbine 16, an intake duct 12, and an intermediate casing 13.
  • the compressor 14 is capable of compressing air to generate compressed air.
  • the compressor 14 includes a compressor rotor 14r that rotates around a rotor axis Ar, a compressor casing 14c that covers the compressor rotor 14r, and an IGV (inlet guide vane) provided at the suction port of the compressor casing 14c. ) 14v.
  • the IGV 14v adjusts the amount of intake air, which is the flow rate of air sucked into the compressor casing 14c.
  • the intake duct 12 is connected to the intake port of the compressor casing 14c.
  • the turbine 16 can be driven by high temperature and high pressure combustion gas supplied from the combustor 15.
  • the turbine 16 includes a turbine rotor 16r that rotates around a rotor axis Ar by combustion gas from the combustor 15, and a turbine casing 16c that covers the turbine rotor 16r.
  • the turbine rotor 16r and the compressor rotor 14r are rotatably connected to each other about the same rotor axis Ar, thereby forming the gas turbine rotor 11.
  • a rotor of a generator is connected to this gas turbine rotor 11.
  • the intermediate casing 13 is disposed between the compressor casing 14c and the turbine casing 16c in the direction in which the rotor axis Ar extends, and connects the compressor casing 14c and the turbine casing 16c. Compressed air discharged from the compressor 14 flows into the intermediate casing 13 .
  • the combustor 15 is capable of generating combustion gas by burning at least one of ammonia fuel and hydrocarbon fuel in the compressed air supplied from the compressor 14.
  • the hydrocarbon fuel is a fuel containing hydrocarbons, and is, for example, a fossil fuel such as natural gas or oil.
  • the combustor 15 can be supplied with ammonia fuel and hydrocarbon fuel.
  • the combustor 15 has an operating condition in which only ammonia fuel is combusted and an operation in which only hydrocarbon fuel is combusted by adjusting the supply amounts of ammonia fuel and hydrocarbon fuel as fuels according to the operating conditions. It is said that it is possible to operate under certain conditions, and under operating conditions that burn both ammonia fuel and hydrocarbon fuel.
  • the amount of ammonia fuel supplied and the amount of hydrocarbon fuel supplied may be the same or different.
  • the combustor 15 is fixed to the intermediate casing 13. As shown in FIG. 2, the combustor 15 of this embodiment includes a cylinder body 5, a fuel nozzle 6, an intermediate supply section 7, and a flow rate adjustment section 8.
  • the cylindrical body 5 forms a combustion chamber 50 inside.
  • the combustion chamber 50 is a space inside the cylinder body 5. That is, combustion gas generated by combustion of at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel flows inside the cylindrical body 5.
  • the cylindrical body 5 is arranged within an intermediate casing 13 into which compressed air compressed by a compressor 14 flows. In the combustion chamber 50, at least one of ammonia fuel and hydrocarbon fuel is supplied together with compressed air and combusted. Combustion gas generated by combustion of at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel flows through the combustion chamber 50 and is sent to the turbine 16.
  • the cylindrical body 5 is formed in a cylindrical shape centered on the central axis of the combustor 15. Note that the cylindrical body 5 is not limited to a structure composed of only one member.
  • the cylindrical body 5 may have a structure in which a plurality of members are arranged in the direction in which the central axis extends.
  • the fuel nozzle 6 injects ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air into the combustion chamber 50.
  • the fuel nozzle 6 is fixed to one end (upstream end, first end) of the cylinder 5 that is located away from the turbine 16 .
  • the fuel nozzle 6 injects ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air into the combustion chamber 50 toward the turbine 16 .
  • the fuel nozzle 6 generates combustion gas by diffusively burning ammonia fuel and compressed air, hydrocarbon fuel and compressed air, and ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air. There is.
  • One fuel nozzle 6 is arranged inside the cylindrical body 5.
  • the fuel nozzle 6 includes at least one (two in this embodiment) first injection hole 61 that injects ammonia fuel, and at least one (one in this embodiment) second injection hole 61 that injects hydrocarbon fuel. It has an injection hole 62 and at least one (in this embodiment, two) third injection holes 63 from which compressed air is ejected.
  • the first injection hole 61, the second injection hole 62, and the third injection hole 63 are formed apart from each other in the fuel nozzle 6 so as to be independent from each other.
  • the first injection hole 61, the second injection hole 62, and the third injection hole 63 of the first embodiment are formed so that each fluid is mixed until the fluid is injected into the combustion chamber 50.
  • the first injection hole 61 injects ammonia fuel introduced from the outside of the combustor 15 into the combustion chamber 50.
  • the first injection hole 61 is located at the center of the fuel nozzle 6 in the radial direction.
  • the second injection hole 62 injects hydrocarbon fuel introduced from the outside of the combustor 15 into the combustion chamber 50 .
  • the third injection hole 63 injects compressed air introduced from inside the intermediate casing 13 into the combustion chamber 50 .
  • the third injection hole 63 is arranged between the first injection hole 61 and the second injection hole 62 in the radial direction of the fuel nozzle 6 .
  • first injection hole 61, the second injection hole 62, and the third injection hole 63 are not limited to a structure in which they are arranged inside one fuel nozzle 6.
  • the first injection hole 61, the second injection hole 62, and the third injection hole 63 may be formed in independent nozzles. That is, the fuel nozzle 6 may be composed of a plurality of nozzles. Further, the fuel nozzle 6 may further include other structures such as a swirler.
  • the intermediate supply section 7 supplies a portion of the compressed air supplied to the fuel nozzle 6 to the cylinder 5 from a location other than the fuel nozzle 6.
  • the intermediate supply section 7 is located within the intermediate casing 13.
  • the intermediate supply section 7 is arranged at a position on the downstream side Df2 with respect to the fuel nozzle 6 in the combustion gas circulation direction Df.
  • the flow direction Df of combustion gas is from one end of the cylinder 5 where the fuel nozzle 6 is arranged to the other end (downstream end, second end) connected to the turbine 16. This is the direction we are headed. Therefore, the upstream side Df1 in the combustion gas circulation direction Df is the side of the cylinder 5 where the fuel nozzle 6 is arranged with respect to the turbine 16. Further, the downstream side Df2 in the combustion gas circulation direction Df is the side of the cylinder 5 where the turbine 16 is disposed with respect to the fuel nozzle 6. Further, the intermediate supply section 7 of this embodiment has a communication hole 71.
  • the communication hole 71 is formed at a position away from the fuel nozzle 6 so as to communicate between the combustion chamber 50, which is the inside of the cylinder 5, and the outside of the cylinder 5. That is, the communication hole 71 of this embodiment connects the combustion chamber 50 and the space inside the intermediate casing 13 without using the fuel nozzle 6 .
  • the communication hole 71 is formed at a position on the downstream side Df2 of the fuel nozzle 6 in the combustion gas flow direction Df.
  • the communication hole 71 is formed to supply compressed air to a position in the combustion chamber 50 that does not directly contribute to diffusive combustion.
  • the communication hole 71 is formed near the middle of the cylindrical body 5 in the flow direction Df.
  • the communication holes 71 are formed at a plurality of positions (for example, four locations) spaced apart from each other along the outer peripheral surface of the cylinder 5 in the circumferential direction of the cylinder 5.
  • the plurality of communication holes 71 are arranged at regular intervals.
  • the communication hole 71 is formed in the intermediate casing 13 so as to face the middle of a flow path for compressed air introduced into the third injection hole 63 . More specifically, the communication hole 71 is the fuel nozzle, when the length of the straight line from the tip of the fuel nozzle 6 to the position where it is connected to the turbine 16 is defined as the total length (100%) of the cylinder 5. It is preferable to arrange the position between 30% and 70% from the tip of 6.
  • the communication hole 71 is not limited to a structure in which a plurality of communication holes 71 are formed as in this embodiment. There may be only one communicating hole 71. Further, the plurality of communicating holes 71 are not limited to being arranged at equal intervals, but may be arranged at different intervals.
  • the flow rate adjustment unit 8 is capable of adjusting the flow rate of compressed air supplied to the cylinder body 5 from the intermediate supply unit 7 with respect to the supply amount of compressed air supplied to the fuel nozzle 6.
  • the flow rate adjustment section 8 adjusts the supply amount of compressed air that is indirectly supplied to the combustion chamber 50 together with fuel through the third injection hole 63 and the amount of compressed air that is directly supplied to the combustion chamber 50 from the intermediate supply section 7. It is possible to adjust the flow rate ratio.
  • the flow rate adjustment unit 8 adjusts the flow rate of compressed air supplied from the intermediate supply unit 7 to the combustion chamber 50 according to the respective supply amounts of ammonia fuel and hydrocarbon fuel supplied to the fuel nozzle 6. Specifically, the flow rate adjustment unit 8 increases the flow rate of compressed air supplied to the cylinder body 5 when burning ammonia fuel. On the other hand, the flow rate adjustment unit 8 reduces the flow rate of compressed air supplied to the cylinder body 5 when burning hydrocarbon fuel.
  • the flow rate adjustment section 8 of this embodiment includes a valve device 81.
  • the valve device 81 is capable of adjusting the flow rate of compressed air flowing from the outside of the cylinder 5 into the combustion chamber 50 that is inside the cylinder 5.
  • the valve device 81 is, for example, a flow rate regulating valve, an on/off valve, or a solenoid valve.
  • the valve device 81 is arranged so as to close the communication hole 71.
  • the valve device 81 adjusts the flow rate of compressed air passing through the communication hole 71.
  • the opening degree of the valve device 81 increases as the amount of ammonia fuel supplied to the first injection hole 61 increases (for example, the valve device 81 may be in a fully open state).
  • the opening degree of the valve device 81 becomes smaller (for example, the valve device 81 may be in a fully closed state) as the amount of hydrocarbon fuel supplied to the second injection hole 62 increases. Further, when ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied at the same time, the valve device 81 adjusts the degree of opening according to the amount of NOx, and the degree of opening is the same as when only ammonia fuel is supplied. Moderate. In other words, in the case of simultaneous supply, the opening degree of the valve device 81 is the same or smaller than when only ammonia fuel is supplied to the fuel nozzle 6, and only hydrocarbon fuel is supplied to the fuel nozzle 6.
  • the opening degree is increased compared to the case where the A plurality of valve devices 81 of this embodiment are arranged such that one valve device is arranged for one communication hole 71. That is, one valve device 81 is arranged so that only one communication hole 71 can be closed.
  • the ammonia fuel supply facility 20 is capable of supplying ammonia fuel to the gas turbine 10.
  • the ammonia fuel supply equipment 20 of this embodiment has a first storage tank 21 and a first supply line 22.
  • the first storage tank 21 stores ammonia fuel in a liquid state.
  • the first supply line 22 connects the first storage tank 21 and the fuel nozzle 6.
  • the first supply line 22 heats and vaporizes liquid ammonia fuel and supplies it to the first injection hole 61 .
  • the first supply line 22 is capable of adjusting the amount of ammonia fuel supplied to the first injection hole 61.
  • the first supply line 22 includes a heat exchanger (not shown) for vaporizing liquid ammonia, a pump (not shown) for increasing the pressure, and a valve (not shown) for adjusting the supply amount. etc.
  • the hydrocarbon fuel supply facility 30 is capable of supplying hydrocarbon fuel to the gas turbine 10.
  • the hydrocarbon fuel supply equipment 30 of this embodiment includes a second storage tank 31 and a second supply line 32.
  • the second storage tank 31 stores hydrocarbon fuel.
  • the second supply line 32 connects the second storage tank 31 and the fuel nozzle 6. When the hydrocarbon fuel is in a liquid state, the second supply line 32 heats it to vaporize it and supplies it to the second injection hole 62 .
  • the second supply line 32 is capable of adjusting the amount of hydrocarbon fuel supplied to the second injection hole 62.
  • the second supply line 32 includes a heat exchanger (not shown) for vaporizing the hydrocarbon fuel in the liquid state, a pump (not shown) for increasing the pressure, and a valve for adjusting the supply amount. (not shown) etc.
  • the second supply line 32 includes a pump (not shown) for increasing the pressure of the gaseous hydrocarbon fuel, a valve (not shown) for adjusting the supply amount, and the like.
  • the gas turbine 10 may be supplied with only ammonia fuel, only hydrocarbon fuel, or simultaneously supplied with ammonia fuel and hydrocarbon fuel.
  • the ammonia fuel is supplied from the first storage tank 21 to the fuel nozzle 6 through the first supply line 22.
  • the ammonia fuel supplied to the fuel nozzle 6 is injected into the combustion chamber 50 through the first injection hole 61.
  • the compressed air supplied to the fuel nozzle 6 via the intermediate casing 13 is injected into the combustion chamber 50 from the third injection hole 63.
  • hydrocarbon fuel is not injected from the second injection hole 62.
  • the combustion here is not limited to diffusion combustion, but is combustion that matches the form of the fuel nozzle 6. Therefore, a combustion form similar to premix combustion may be used instead of diffusion combustion.
  • valve device 81 is in a wide open state.
  • most of the compressed air in the intermediate casing 13 flows into the combustion chamber 50 through the communication hole 71. That is, a portion of the compressed air that should be supplied to the third injection hole 63 directly flows into the combustion chamber 50 from the communication hole 71. Therefore, when only ammonia fuel is supplied to the fuel nozzle 6, the flow rate of compressed air supplied to the third injection hole 63 can be reduced.
  • the hydrocarbon fuel is supplied from the second storage tank 31 to the fuel nozzle 6 through the second supply line 32.
  • the hydrocarbon fuel supplied to the fuel nozzle 6 is injected into the combustion chamber 50 through the second injection hole 62 .
  • compressed air is injected into the combustion chamber 50 from the third injection hole 63.
  • ammonia fuel is not injected from the first injection hole 61.
  • the valve device 81 becomes slightly open (or closed). As a result, almost no compressed air within the intermediate casing 13 flows into the combustion chamber 50 through the communication hole 71.
  • the compressed air that should be supplied to the third injection hole 63 flows into the combustion chamber 50 from the third injection hole 63 without substantially decreasing. In this way, when only hydrocarbon fuel is supplied to the fuel nozzle 6, the flow rate of compressed air supplied to the third injection hole 63 can be increased.
  • the ammonia fuel is supplied from the first storage tank 21 to the fuel nozzle 6 through the first supply line 22.
  • hydrocarbon fuel is supplied from the second storage tank 31 to the fuel nozzle 6 through the second supply line 32 . Therefore, ammonia fuel is injected into the combustion chamber 50 through the first injection hole 61, and hydrocarbon fuel is injected into the combustion chamber 50 through the second injection hole 62. At that time, compressed air is injected into the combustion chamber 50 from the third injection hole 63.
  • the valve device 81 has a medium opening degree.
  • the amount of compressed air in the intermediate casing 13 is the same or smaller than when only ammonia fuel is combusted, and a larger amount than when only hydrocarbon fuel is combusted, flows through the communication hole 71. .
  • the amount of compressed air supplied to the third injection hole 63 is not significantly increased or decreased. Therefore, an appropriate amount of compressed air is supplied to the third injection hole 63 when both the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel are combusted.
  • the flow rate of compressed air used for diffusion combustion in the fuel nozzle 6 can be reduced.
  • Ammonia fuel is known to have poor combustibility because it has a smaller calorific value and a lower combustion rate than hydrocarbon fuels. Therefore, if compressed air is supplied at the same amount as when burning hydrocarbon fuel, it is difficult to combust in a stable state (stable combustion), and flame stability cannot be maintained.
  • the ammonia fuel is supplied to the fuel nozzle 6, the amount of compressed air supplied is reduced. As a result, when ammonia fuel is combusted, it is possible to suppress the occurrence of unstable combustion due to excessive supply of compressed air. Thereby, when burning ammonia fuel, stable combustion can be continued and flame stability can be maintained.
  • the flow rate of compressed air used for diffusion combustion in the fuel nozzle 6 can be increased.
  • Hydrocarbon fuel requires more compressed air than ammonia fuel for stable combustion.
  • the amount of compressed air supplied to the fuel nozzle 6 is increased compared to when ammonia fuel is supplied to the fuel nozzle 6.
  • the amount of compressed air necessary to be supplied to the fuel nozzle 6 when burning hydrocarbon fuel can be secured.
  • the ratio of the hydrocarbon fuel to the supply amount of the hydrocarbon fuel and compressed air becomes lower.
  • flame stability is maintained when hydrocarbon fuel is combusted, suppressing the occurrence of a high temperature region within the cylinder 5, and nitrogen components remaining in the combustion gas originating from nitrogen in compressed air. can be significantly reduced. Therefore, the amount of NOx generated when hydrocarbon fuel is combusted can be suppressed.
  • the flow rate of compressed air flowing into the cylinder body 5 is adjusted by a valve device 81. Therefore, the amount of compressed air supplied when ammonia fuel is supplied and when hydrocarbon fuel is supplied can be adjusted with a simple configuration.
  • compressed air is supplied to the cylindrical body 5 through the communication hole 71 from a position away from the fuel nozzle 6 and at a position Df2 on the downstream side of the combustion gas circulation direction Df with respect to the fuel nozzle 6. .
  • the communication hole 71 allows compressed air to flow into the combustion chamber 50 from a position away from the fuel nozzle 6 toward the downstream side Df2. Therefore, the compressed air flowing into the combustion chamber 50 from the communication hole 71 does not directly participate in diffusive combustion. Therefore, a structure that can supply compressed air to the combustion chamber 50 can be obtained with a simple configuration while ensuring a space for stably burning the ammonia fuel and hydrocarbon fuel supplied from the fuel nozzle 6.
  • the communication hole 71 of this embodiment is arranged at a position beyond the area where the fuel supplied from the fuel nozzle 6 has been completely burned. Therefore, a space for stably burning the fuel supplied from the fuel nozzle 6 can be more reliably secured.
  • the cylinder body 5 becomes deficient in oxygen, and the surplus fuel that cannot be completely combusted is sent to the downstream region.
  • the surplus fuel is burned in the diluted air section within the downstream region of the cylinder 5 in an area approximately 30% from the rear end of the cylinder 5. Therefore, by forming the communication hole 71 facing up to 70% of the area from the tip of the fuel nozzle 6, a region in which surplus fuel is burned can be secured in the downstream region within the cylinder body 5.
  • the communication holes 71 are formed at a plurality of positions spaced apart from each other with respect to the cylindrical body 5. Therefore, the compressed air supplied near the middle of the cylinder 5 is supplied to the combustion chamber 50 without being largely biased near the inner peripheral surface of a part of the cylinder 5. In particular, by arranging the communication holes 71 at equal intervals, compressed air is supplied to the combustion chamber 50 in a nearly uniform state. Therefore, regardless of whether ammonia fuel or hydrocarbon fuel is supplied, the amount of NOx generated can be effectively suppressed while efficiently and stably combustion continues in a wide area of the combustion chamber 50.
  • the intermediate supply section 7B of the second embodiment includes an annular flow path forming section 73 and a connecting flow path section 74.
  • the annular flow path forming portion 73 is arranged within the intermediate casing 13.
  • the annular flow path forming portion 73 forms an annular flow path 730 inside thereof, through which compressed air can flow along the outer periphery of the cylindrical body 5 .
  • the annular flow path forming portion 73 covers the entire outer circumference of the cylinder 5. Therefore, the annular flow path forming portion 73 is arranged to cover the plurality of communication holes 71.
  • the annular flow path forming portion 73 is directly fixed to the outer circumferential surface of the cylindrical body 5 by a welded portion 75 without any gap.
  • the communication hole 71 of this embodiment connects the combustion chamber 50 and the annular flow path 730.
  • the plurality of communication holes 71 are connected to each other on the outside of the cylindrical body 5 through an annular flow path 730.
  • the connecting flow path portion 74 connects the annular flow path forming portion 73 and the valve device 81B.
  • the connection channel section 74 of this embodiment is a curved tubular member like an elbow.
  • the connecting channel portion 74 is formed so that its channel cross section is smaller than that of the annular channel 730.
  • the connecting flow path portion 74 is connected to the surface of the annular flow path forming portion 73 that is farthest from the cylindrical body 5 .
  • the opening area of the connection flow path portion 74 and the annular flow path forming portion 73 at the connection position may be the same as or different from the opening area of the communication hole 71.
  • the valve device 81B is connected to the connection flow path section 74.
  • the valve device 81B is, for example, a flow rate adjustment valve, an on/off valve, or a solenoid valve.
  • the valve device 81B adjusts the flow rate of compressed air supplied to the combustion chamber 50 from the annular flow path 730 and the communication hole 71 by adjusting the flow rate of compressed air flowing into the connecting flow path portion 74. .
  • Only one valve device 81B is disposed with respect to the connection flow path portion 74. That is, in the second embodiment, only one valve device 81B is disposed for the plurality of communication holes 71.
  • compressed air that has been brought into a nearly uniform pressure state in the annular flow path forming portion 73 can be supplied to the combustion chamber 50 from the plurality of communication holes 71 . Therefore, the compressed air supplied from the plurality of communication holes 71 is supplied to the combustion chamber 50 at substantially the same pressure regardless of the position. Therefore, no matter which fuel, ammonia fuel or hydrocarbon fuel, is supplied, it is possible to continue more efficient and stable combustion in a wide area of the combustion chamber 50, and to more effectively suppress the amount of NOx generated. can. Furthermore, compressed air can be uniformly supplied to the combustion chamber 50 using only one valve device 81B. Therefore, by using a plurality of valve devices, it is possible to avoid variations in the supply state of compressed air due to manufacturing differences between valve devices.
  • annular flow path forming portion 73 is not limited to a structure that covers the entire outer circumference of the cylindrical body 5.
  • the annular flow path forming portion 73 may have a structure that covers only a part of the outer periphery of the cylinder 5.
  • the annular flow path 730 is not limited to having the same cross-sectional area over the entire circumference.
  • the cross-sectional area of the annular flow path 730 may be partially changed, such as becoming smaller in the middle, as long as a sufficiently large area can be secured relative to the communication hole 71.
  • connection flow path part 74 is connected to the annular flow path formation part 73 in the said second embodiment.
  • the connecting flow path portion 74 may be connected to the annular flow path forming portion 73 on a surface facing the combustion gas flow direction Df.
  • the connecting flow path portion 74C may be connected to the annular flow path forming portion 73 on a surface facing downstream Df2 in the combustion gas circulation direction Df.
  • the intermediate supply section 7D includes a supply pipe 76.
  • the supply pipe 76 is arranged in the communication hole 71.
  • the supply pipe 76 is formed as a tubular member having the same shape as the communication hole 71.
  • the supply pipe 76 is formed to extend inward from the inner peripheral surface of the cylindrical body 5.
  • the supply pipe 76 is arranged so as to protrude from the inner peripheral surface of the cylinder 5 toward the inside of the cylinder 5. Thereby, the supply pipe 76 supplies the compressed fluid present in the annular flow path 730 to the vicinity of the center of the combustion chamber 50 away from the inner circumferential surface of the cylinder body 5 .
  • the supply pipes 76 may be arranged in all the communication holes 71 or only in some of the communication holes 71.
  • the annular flow path forming part 73 is not limited to a structure in which it is directly connected to the outer circumferential surface of the cylinder 5 as in the second embodiment and the third embodiment.
  • the annular flow path forming portion 73 may be arranged with a gap 770 spaced from the outer peripheral surface of the cylinder 5.
  • the intermediate supply section 7E includes a gap forming member 77 that connects the annular flow path forming section 73 and the cylindrical body 5.
  • the gap forming member 77 forms a gap 770 between the annular flow path forming part 73 and the outer peripheral surface of the cylinder 5.
  • the gap forming member 77 is an annular member formed outside the cylindrical body 5 so as to cover the communication hole 71.
  • the gap 770 is a space sealed between the gap forming member 77, the annular flow path forming part 73, and the cylinder 5.
  • the intermediate supply section 7F is not limited to the structure having the annular flow path forming section 73 as in the second to fourth embodiments.
  • the intermediate supply section 7F of the fifth embodiment does not have the annular flow path forming section 73, and the connecting flow path section 74F is directly fixed to the outer peripheral surface of the cylinder 5.
  • the connection channel portion 74F is arranged to cover the communication hole 71. Therefore, the communication hole 71 of this embodiment connects the combustion chamber 50 and the connection flow path portion 74F.
  • a plurality of connection flow path sections 74F are arranged such that one connection flow path section 74F is arranged for one communication hole 71. In other words, one connection flow path portion 74F is arranged so as to be able to close one communication hole 71.
  • each of the plurality of connection flow path sections 74F has an independent valve device 81B.
  • the intermediate supply section 7F has a plurality of seal sections 78, as shown in FIGS. 11 and 12.
  • the seal portion 78 is disposed between the connection flow path portion 74F and the valve device 81B, and between the connection flow path portion 74F and the cylinder body 5, respectively.
  • the seal portion 78 is a non-contact type seal that can be used in high temperature and high pressure areas, such as a floating ring seal.
  • the seal portion 78 is arranged between the annular flow path forming portion 73 and the cylinder 5 or between the annular flow path forming portion 73 and the connecting flow path portion 74F. You can leave it there.
  • the combustor 15 also has an annular sleeve portion 55 arranged inside the cylinder body 5 so as to surround the communication hole 71, as shown in FIG.
  • the sleeve portion 55 forms a flow path between the sleeve portion 55 and the inner circumferential surface of the cylindrical body 5 through which cooling air can flow.
  • a portion of the compressed air discharged from the compressor 14 is supplied to the sleeve portion 55 as cooling air.
  • the sleeve portion 55 may be arranged with respect to the communication hole 71 covered by the annular flow path forming portion 73 in a structure like the second embodiment.
  • an independent valve device 81B is disposed in each communication hole 71 via the connection flow path portion 74F.
  • the valve device 81B can be adjusted for each communication hole 71 separately or simultaneously. Therefore, regardless of whether ammonia fuel or hydrocarbon fuel is supplied, the amount of compressed air supplied to the combustion chamber 50 can be adjusted appropriately. Therefore, even if the temperature distribution or concentration distribution is uneven in the cylinder 5 or the combustion chamber 50 depending on the operating state, the supply amount can be adjusted arbitrarily, and the amount of NOx generated can be easily suppressed.
  • the sleeve portion 55 by arranging the sleeve portion 55, the area around the communication hole 71 can be cooled. Therefore, it is possible to suppress thermal expansion around the communication hole 71 due to the influence of high temperature combustion gas flowing through the combustion chamber 50.
  • FIGS. 13 and 14 a sixth embodiment of the gas turbine equipment 1 according to the present disclosure will be described based on FIGS. 13 and 14.
  • the same reference numerals are given to the same components in the figures as in the first to fifth embodiments, and the explanation thereof will be omitted.
  • a fuel nozzle 6G and a flow rate adjustment section 8G are different.
  • the fuel nozzle 6G of the sixth embodiment forms a mixing space 650 in which fluids injected from the first injection hole 61, the second injection hole 62, and the third injection hole 63 are mixed before being supplied to the combustion chamber 50. It has a mixing section 65.
  • the mixing portion 65 forms a tip portion of the fuel nozzle 6G that is connected to the combustion chamber 50.
  • the mixing part 65 is connected to the first injection hole 61 , the second injection hole 62 , and the third injection hole 63 . Only a predetermined amount of fluid can flow into the mixing space 650. That is, in the fuel nozzle 6G of the second embodiment, the supplied ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air are mixed and injected into the combustion chamber 50 from the mixing part 65 as a fixed amount of fluid. Thereby, the amount of ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air supplied to the fuel nozzle 6G is limited to a certain amount.
  • the flow rate adjustment section 8G is not limited to the structure having the valve devices 81 and 81B as described in the first to fifth embodiments. That is, the flow rate adjustment section 8G of the sixth embodiment does not have the valve devices 81 and 81B.
  • the flow rate adjustment unit 8G of the sixth embodiment maintains constant the amounts of ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air supplied to the fuel nozzle 6G, and adjusts the amount of ammonia fuel and hydrocarbon fuel supplied to the compressed air. change the ratio of The flow rate adjustment unit 8G is capable of adjusting the supply amount of at least one of ammonia fuel and hydrocarbon fuel, thereby adjusting the flow rate of compressed air supplied from the communication hole 71 to the cylinder body 5.
  • the flow rate adjustment unit 8G determines that the amount of ammonia fuel supplied when ammonia fuel is supplied to the fuel nozzle 6G is equal to the amount of hydrocarbon fuel that is supplied when hydrocarbon fuel is supplied to the fuel nozzle 6G. It is possible to adjust the supply amount of at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel so that the amount increases.
  • the flow rate adjustment section 8G of the second embodiment includes a first supply amount adjustment section 85 and a second supply amount adjustment section 86, as shown in FIG.
  • the first supply amount adjustment section 85 adjusts the amount of ammonia fuel supplied to the fuel nozzle 6G.
  • the first supply amount adjustment section 85 is arranged in the first supply line 22.
  • the first supply amount adjustment section 85 is, for example, a flow rate adjustment valve, an on/off valve, or a solenoid valve.
  • the second supply amount adjustment section 86 adjusts the amount of hydrocarbon fuel supplied to the fuel nozzle 6G.
  • the second supply amount adjustment section 86 is arranged in the second supply line 32.
  • the second supply amount adjustment section 86 is, for example, a flow rate adjustment valve, an on/off valve, or a solenoid valve.
  • the second supply amount adjustment section 86 uses the ratio of the calorific value of the ammonia fuel to the calorific value of the hydrocarbon fuel as a reference, and the second supply amount adjustment section 86 sets the ratio to be the inverse of that ratio. It is preferable that it is possible to flow up to a flow rate of a corresponding ratio.
  • the second supply amount adjustment section 86 is controlled by the first supply amount adjustment section. It is possible to flow only up to about 1/4 of the flow rate of 85.
  • the flow rate adjustment unit 8G adjusts the amount of ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air supplied to the fuel nozzle 6G. Specifically, when ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied together, as shown in "mixed combustion" in Figure 14, the total value of the supply amount of ammonia fuel and hydrocarbon fuel and the supply of compressed air are The first supply amount adjusting section 85 and the second supply amount adjusting section 86 are adjusted so that the ratio with the amount is close to 1:1.
  • the first supply amount adjustment unit 85 is opened, and the second supply amount adjustment section 86 is adjusted to be closed.
  • more ammonia fuel is supplied to the mixing space 650 from the first injection hole 61 and less compressed air is supplied from the third injection hole 63 than in the case of "mixed combustion.”
  • Much of the compressed air that cannot flow into the third injection hole 63 is then supplied to the combustion chamber 50 through the communication hole 71.
  • most of the compressed air in the intermediate casing 13 flows into the combustion chamber 50 through the communication hole 71. That is, a portion of the compressed air that should be supplied to the third injection hole 63 directly flows into the combustion chamber 50 from the communication hole 71.
  • the first The supply amount adjustment section 85 is adjusted to be closed and the second supply amount adjustment section 86 is opened. Furthermore, the second supply amount adjustment section 86 is configured so that it can only flow up to a very small flow rate with respect to the first supply amount adjustment section 85 . Therefore, in the case of "only CH4", the flow rate of compressed air flowing into the mixing space 650 from the third injection hole 63 is greater than in the case of "only NH3" or the case of “mixed combustion". As a result, the amount of compressed air that cannot flow into the third injection hole 63 is reduced.
  • the compressed air in the intermediate casing 13 does not flow into the combustion chamber 50 through the communication hole 71 much. That is, when using hydrocarbon fuel, the flow rate of compressed air used in the fuel nozzle 6 can be increased compared to when using ammonia fuel.
  • the flow rate adjustment unit 8G of the sixth embodiment can be applied to a structure without the valve devices 81 and 81B, but it may also be applied to a structure that further includes the valve devices 81 and 81B.
  • a seventh embodiment of the gas turbine equipment 1 according to the present disclosure will be described based on FIG. 15.
  • components common to the first to sixth embodiments described above are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the explanation thereof will be omitted.
  • the seventh embodiment is different in that the flow rate adjustment section 8H adjusts the flow rate based on the operating state of the combustor 15.
  • the gas turbine 10 of the seventh embodiment further includes a detection unit 9 that detects the operating state of the combustor 15. Specifically, the detection unit 9 of this embodiment detects the temperature in the combustor 15.
  • the detection unit 9 may be any device that can detect the operating state of the combustor 15.
  • the detection unit 9 may be any device that can detect the supply status of ammonia fuel, hydrocarbon fuel, and compressed air.
  • the detection unit 9 is a device that detects at least one of the amount and temperature of ammonia fuel supplied to the fuel nozzle 6, the amount and temperature of hydrocarbon fuel supplied, and the amount and temperature of compressed air supplied. Good too.
  • the detection unit 9 is a device that detects the temperature of the combustion gas near where it flows into the turbine 16, the concentration of NOx contained in the exhaust gas, and the concentration of ammonia, which is an unburned component contained in the exhaust gas. It may be. Further, the detection unit 9 may detect a plurality of states of the supplied fluid and states of the combustion results in the combustor 15 as described above.
  • the flow rate adjustment section 8H of the seventh embodiment includes a valve control device 88 that controls the valve device 81 based on the detection result of the detection section 9.
  • the valve control device 88 can adjust the flow rate of compressed air supplied to the combustion chamber 50 by changing the opening degree of the valve device 81 according to the detection result by the detection unit 9. Specifically, the valve control device 88 sends an instruction to reduce the opening degree of the valve device 81 when the temperature of the combustor 15 detected by the detection unit 9 exceeds a first threshold value.
  • the first threshold value corresponds to, for example, a case where a state in which only ammonia fuel was being supplied to the fuel nozzle 6 is started to be supplied with hydrocarbon fuel, and the state is switched to a mixed combustion state of ammonia fuel and hydrocarbon fuel. is the temperature value. Further, the valve control device 88 further reduces the opening degree of the valve device 81 (for example, when the temperature of the combustor 15 detected by the detection unit 9 exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value). Sends an instruction to close the device.
  • the second threshold value is, for example, a change from a mixed combustion state in which both ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied to a state in which the supply of ammonia fuel is stopped and only hydrocarbon fuel is supplied to the fuel nozzle 6. This is the temperature value corresponding to the case of switching.
  • the valve control device 88 described above is a computer.
  • this valve control device 88 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs various calculations, a main storage device such as a memory that serves as a work area for the CPU, an auxiliary storage device such as a hard disk drive device, and a keyboard. It has an input device such as a computer or a mouse, and a display device. Note that the valve control device 88 may be incorporated into a control device (not shown) of the gas turbine equipment 1 as part of its functions.
  • the hydrocarbon fuel has a much higher calorific value than the ammonia fuel. Therefore, by detecting the temperature of the combustor 15 with the detection unit 9, it is possible to easily understand how much ammonia fuel and hydrocarbon fuel are being supplied.
  • the gas turbine equipment 1 described above is not limited to the structure described in this embodiment.
  • the gas turbine equipment 1 includes a control device that controls various devices, a denitration device that decomposes NOx contained in the exhaust gas from the gas turbine 10, and a denitrification device that decomposes the exhaust gas that flows out from the denitration device. It may also be equipped with a chimney or the like that exhausts the air to the outside.
  • the combustor 15 described above is not limited to the structure described in this embodiment. That is, the combustor 15 includes configurations other than the cylinder body 5, the fuel nozzles 6, 6G, the intermediate supply sections 7, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F, and the flow rate adjustment sections 8, 8B, 8G, 8H (for example, acoustic damper, etc.).
  • the form of the fuel nozzles 6, 6G is not limited to the structure described above.
  • the fuel nozzles 6 and 6G may be of a type that mixes fuel and air in advance (premix combustion type), a type that rapidly mixes fuel and air as in this embodiment (diffusion combustion type), or a type that mixes fuel and air independently. Any type of nozzle, such as a spray type, may be used.
  • the adjustment of the supply state of ammonia fuel from the ammonia fuel supply equipment 20 to the fuel nozzles 6, 6G, and the adjustment of the supply state of hydrocarbon fuel from the hydrocarbon fuel supply equipment 30 to the fuel nozzles 6, 6G This may be carried out manually by a worker, or may be carried out automatically by a control device of the gas turbine equipment 1 or the like.
  • the ammonia fuel supply equipment 20 supplies gaseous ammonia fuel to the gas turbine 10, but it is not limited to such a form. If the gas turbine 10 has a structure that can receive ammonia fuel in a liquid state, the ammonia fuel supply equipment 20 may supply the ammonia fuel in a liquid state to the gas turbine 10.
  • valve devices 81, 81B, the first supply amount adjustment section 85, and the second supply amount adjustment section 86 may be controlled manually by an operator, or by the control device of the gas turbine equipment 1, etc. It may also be performed automatically.
  • the intermediate supply sections 7, 7B, 7C, 7D, 7E, and 7F are not limited to the structure having the communication hole 71 as described in the present embodiment.
  • the intermediate supply units 7, 7B, 7C, 7D, 7E, and 7F supply part of the compressed air supplied to the fuel nozzles 6 and 6G to the downstream side Df2 in the combustion gas distribution direction Df with respect to the fuel nozzles 6 and 6G. Any structure may be used as long as it can be supplied to the cylindrical body 5. Therefore, the intermediate supply sections 7, 7B, 7C, 7D, 7E, and 7F may have a structure in which, for example, the compressed air compressed by the compressor 14 is extracted and supplied to the cylinder 5 through piping or the like.
  • the gas turbine 10 includes a compressor 14 that can compress air to generate compressed air, and a fuel to be burned that can be switched between ammonia fuel and hydrocarbon fuel, and the compressor 14 a combustor 15 capable of generating combustion gas by burning at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel in the compressed air supplied from the combustor 14; and a combustor 15 that is driven by the combustion gas supplied from the combustor 15.
  • the combustor 15 includes a cylindrical body 5 through which the combustion gas generated by burning the ammonia fuel or the hydrocarbon fuel flows, and the ammonia fuel,
  • the fuel nozzles 6, 6G eject the hydrocarbon fuel and the compressed air into the cylinder 5, and a portion of the compressed air supplied to the fuel nozzles 6, 6G is intermediate supply parts 7, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F that supply the combustion gas to the cylinder body 5 on the downstream side Df2 in the flow direction Df of the combustion gas with respect to 6G;
  • Flow rate adjustment units 8, 8B, 8G, 8H capable of adjusting the flow rate of the compressed air supplied to the cylinder body 5 from the intermediate supply units 7, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F with respect to the supply amount of compressed air;
  • the flow rate adjustment parts 8, 8B, 8G, 8H are supplied to the cylinder body 5 from the intermediate supply parts 7, 7B, 7C, 7D, 7E, 7F when burning the ammonia fuel.
  • the proportion of ammonia fuel in the ratio of the supply amounts of ammonia fuel and compressed air increases.
  • the amount of nitrogen components remaining in the combustion gas originating from nitrogen in the ammonia fuel can be significantly reduced. Therefore, the amount of NOx generated when ammonia fuel is combusted can be suppressed.
  • the flow rate of compressed air used for combustion in the fuel nozzle 6 can be increased.
  • the amount of compressed air necessary to be supplied to the fuel nozzles 6 and 6G when burning hydrocarbon fuel can be secured. Thereby, even when burning hydrocarbon fuel, stable combustion can be continued and flame stability can be maintained.
  • the ratio of the hydrocarbon fuel to the supply amount of the hydrocarbon fuel and compressed air becomes lower.
  • the amount of nitrogen components remaining in the combustion gas originating from nitrogen in compressed air can be significantly reduced. Therefore, the amount of NOx generated when hydrocarbon fuel is combusted can be suppressed.
  • the gas turbine 10 according to the second aspect is the gas turbine 10 of (1), in which the flow rate adjustment units 8, 8B, 8G, and 8H are configured to control the flow rate of the compressed air flowing into the cylinder body 5. It has valve devices 81, 81B that can adjust the.
  • the gas turbine 10 according to the third aspect is the gas turbine 10 of (1) or (2), in which the intermediate supply portions 7, 7B, 7C, 7D, 7E, and 7F are connected to the fuel nozzle 6.
  • the cylindrical body 5 has a communication hole 71 that communicates the inside and outside of the cylinder 5 at a position remote from the fuel nozzles 6 and 6G and at a position Df2 on the downstream side in the flow direction Df of the combustion gas with respect to the fuel nozzles 6 and 6G.
  • the compressed air flowing into the combustion chamber 50 from the communication hole 71 does not directly participate in combustion. Therefore, a structure that can supply compressed air to the combustion chamber 50 can be obtained with a simple configuration while ensuring a space for stably burning the ammonia fuel and hydrocarbon fuel supplied from the fuel nozzles 6 and 6G.
  • the gas turbine 10 according to the fourth aspect is the gas turbine 10 according to (3), in which the communication holes 71 are formed in the cylinder body 5 at a plurality of positions separated from each other.
  • the compressed air supplied to the cylindrical body 5 is supplied to the combustion chamber 50 without being largely concentrated near the inner peripheral surface of a part of the cylindrical body 5. Therefore, regardless of whether ammonia fuel or hydrocarbon fuel is supplied, the amount of NOx generated can be effectively suppressed while efficiently and stably combustion continues in a wide area of the combustion chamber 50.
  • the gas turbine 10 according to the fifth aspect is the gas turbine 10 according to (3) or (4), in which the intermediate supply sections 7B, 7C, 7D, and 7E are arranged along the outer periphery of the cylindrical body 5. It has an annular flow path forming part 73 that forms an annular flow path 730 through which the compressed air can flow, and the communication hole 71 allows the annular flow path forming part 73 and the cylinder 5 to communicate with each other.
  • the annular flow path forming part 73 plays the role of a damper, so that the compressed air existing in the annular flow path 730 is brought into a nearly uniform pressure state. Thereafter, the compressed air flows into the combustion chamber 50 from the communication hole 71 while filling the annular flow path 730. Thereby, compressed air that has been brought into a nearly uniform pressure state in the annular flow path forming portion 73 can be supplied from the communication hole 71 to the combustion chamber 50 . Therefore, no matter which fuel, ammonia fuel or hydrocarbon fuel, is supplied, it is possible to continue more efficient and stable combustion in a wide area of the combustion chamber 50, and to more effectively suppress the amount of NOx generated. can.
  • the gas turbine 10 according to the sixth aspect is the gas turbine 10 according to (5), in which the annular flow path forming portion 73 is arranged with a gap 770 between the outer circumferential surface of the cylinder body 5. has been done.
  • the gas turbine 10 according to the seventh aspect is the gas turbine 10 according to any one of (3) to (6), in which the intermediate supply parts 7D and 7E are arranged in the communication hole 71, It has a supply pipe 76 formed in a tubular shape and extending inward from the inner peripheral surface of the cylindrical body 5 .
  • the compressed air flowing into the combustion chamber 50 from the communication hole 71 is sent deeper than the inner circumferential surface of the cylindrical body 5 by the supply pipe 76. Thereby, compressed air can be stably supplied deep into the combustion chamber 50 away from the communication hole 71.
  • the gas turbine 10 according to the eighth aspect is the gas turbine 10 according to any one of (1) to (7), in which the flow rate adjustment sections 8, 8B, 8G, and 8H are connected to the fuel nozzle 6. , 6G, the amount of ammonia fuel supplied to the fuel nozzles 6, 6G is fixed, and the amount of the ammonia fuel supplied to the fuel nozzles 6, 6G is fixed. , the supply amount of at least one of the ammonia fuel and the hydrocarbon fuel can be adjusted so that the amount of the hydrocarbon fuel supplied when the hydrocarbon fuel is supplied to the fuel nozzles 6 and 6G is increased. It is said that
  • the gas turbine 10 according to the ninth aspect is the gas turbine 10 according to any one of (1) to (8), and further includes a detection unit 9 that detects the operating state of the combustor 15, The flow rate adjustment units 8, 8B, 8G, and 8H adjust the flow rate of the compressed air supplied to the cylinder body 5 according to the detection result from the detection unit 9.
  • the flow rate of compressed air sent into the combustion chamber 50 by the flow rate adjustment units 8, 8B, 8G, and 8H can be adjusted without delay according to the operating state of the combustor 15. Furthermore, even at the timing of switching the supply of ammonia fuel and hydrocarbon fuel, it is possible to continue stable combustion and suppress the amount of NOx generated.
  • the gas turbine equipment 1 includes the gas turbine 10 according to any one of (1) to (9), and the ammonia fuel supply equipment 20 that can supply the ammonia fuel to the gas turbine 10. , a hydrocarbon fuel supply facility 30 capable of supplying the hydrocarbon fuel to the gas turbine 10.
  • gas turbine and gas turbine equipment of the present disclosure it is possible to suppress the amount of NOx generated while continuing stable combustion in a gas turbine to which ammonia fuel and hydrocarbon fuel are supplied.

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Abstract

ガスタービンは、燃焼させる燃料をアンモニア燃料及び炭化水素系燃料で切り替え可能とされた燃焼器を備える。前記燃焼器は、燃焼ガスが流通する筒状の筒体と、前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気を前記筒体の内部に噴出する燃料ノズルと、前記圧縮空気の一部を前記筒体に供給する中間供給部と、前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を調整可能な流量調整部とを有する。前記流量調整部は、前記アンモニア燃料を燃焼させる際には前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を増加させ、前記炭化水素系燃料を燃焼させる際には低下させる。

Description

ガスタービン及びガスタービン設備
　本開示は、ガスタービン及びガスタービン設備に関する。
　本願は、２０２２年８月２５日に日本に出願された特願２０２２－１３３９８２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　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。燃焼器に供給する燃料としては、天然ガスや石油等の化石燃料である炭化水素系燃料が一般的ではあるが、アンモニアを用いる場合もある。
　例えば、特許文献１には、アンモニアを主な燃料として供給しつつ、アンモニアの燃焼性が悪化する燃焼性悪化運転領域では、通常運転時に比べて、ガスタービンに供給する燃料中の化石燃料の割合を増大させるガスタービンが記載されている。
特開２０１０－１９１９５号公報
　ところで、アンモニア燃料は、発熱量が小さく、燃焼速度も小さい。つまり、アンモニア燃料は、炭化水素系燃料に比べて燃焼性が悪い。そのため、アンモニア燃料と炭化水素系燃料とを同時に供給可能なガスタービンでは、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料のいずれを供給した場合に対して、安定燃焼を維持し続けることが難しい。
　さらに、アンモニアをガスタービンの燃料として用いる場合、燃焼時にアンモニアを形成する窒素の一部によって、ＮＯｘが生成される。そのため、燃焼器に供給されるアンモニア燃料の供給量が圧縮空気の供給量に対して少なく、燃焼が効果的に行われない場合ほど、ＮＯｘの発生量が増加する。一方で、炭化水素系燃料が燃焼すると、圧縮空気中の窒素を起源とするＮＯｘが生成される。そのため、燃焼器への炭化水素系燃料の供給量と圧縮空気の供給量が同程度に近づいた場合のように、化学量論付近の燃料や空気の供給量に近いほど、燃焼温度が高く、ＮＯｘの発生量が増加する。つまり、アンモニア燃料を供給する場合と炭化水素系燃料を供給する場合とで、圧縮空気の供給量を同じ条件にしてしまうと、ＮＯｘの発生量を抑えることが難しい。
　本開示は、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が共に供給されるガスタービンに対して、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることが可能なガスタービン及びガスタービン設備を提供する。
　本開示に係る一の態様のガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な圧縮機と、燃焼させる燃料をアンモニア燃料及び炭化水素系燃料で切り替え可能とされ、前記圧縮機から供給された前記圧縮空気中で前記アンモニア燃料及び前記炭化水素系燃料の少なくとも一方を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、前記燃焼器から供給された前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備え、前記燃焼器は、前記アンモニア燃料又は前記炭化水素系燃料が燃焼することで生成される前記燃焼ガスが流通する筒状の筒体と、前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気を前記筒体の内部に噴出する燃料ノズルと、前記燃料ノズルに供給される前記圧縮空気の一部を、前記燃料ノズルに対して前記燃焼ガスの流通方向の下流側で前記筒体に供給する中間供給部と、前記燃料ノズルに供給される前記圧縮空気の供給量に対する前記中間供給部から前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を調整可能な流量調整部とを有し、前記流量調整部は、前記アンモニア燃料を燃焼させる際には前記中間供給部から前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を増加させ、前記炭化水素系燃料を燃焼させる際には前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を低下させる。
　本開示に係る一の態様のガスタービン設備は、前記ガスタービンと、前記アンモニア燃料を前記ガスタービンに供給可能なアンモニア燃料供給設備と、前記炭化水素系燃料を前記ガスタービンに供給可能な炭化水素系燃料供給設備と、を備える。
　本開示のガスタービン及びガスタービン設備によれば、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が供給されるガスタービンに対して、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。
本開示の実施形態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。 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。 本開示に係る第二実施形態における燃焼器の模式的断面図である。 図３のＡ－Ａ矢視断面図である。 図３の燃焼器の要部拡大図である。 図５に対応する第二実施形態の変形例の燃焼器の要部拡大図である。 図５に対応する第三実施形態の燃焼器の要部拡大図である。 図５に対応する第四実施形態の燃焼器の要部拡大図である。 本開示に係る第五実施形態における燃焼器の模式的断面図である。 図８のＢ－Ｂ矢視図断面図である。 図８の燃焼器の第一の要部拡大図である。 図８の燃焼器の第二の要部拡大図である。 本開示に係る第六実施形態における燃焼器の模式的断面図である。 本開示の第六実施形態におけるアンモニア燃料及び炭化水素系燃料と、圧縮空気との供給量の割合を示すグラフである。 本開示に係る第七実施形態における燃焼器の模式的断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本開示によるガスタービン１０及びガスタービン設備１を実施するための形態を説明する。しかし、本開示はこれらの実施形態のみに限定されるものではない。
＜第一実施形態＞
（ガスタービン設備の構成）
　本実施形態のガスタービン設備１は、図１に示すように、ガスタービン１０と、アンモニア燃料供給設備２０と、炭化水素系燃料供給設備３０と、を備える。
（ガスタービンの構成）
　ガスタービン１０は、燃焼させる燃料をアンモニア燃料及び炭化水素系燃料で切り替え可能とされている。ガスタービン１０は、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方を燃焼させて生成された燃焼ガスで駆動可能とされている。ガスタービン１０は、本実施形態のガスタービン１０は、圧縮機１４と、燃焼器１５と、タービン１６と、吸気ダクト１２と、中間ケーシング１３と、を備える。
　圧縮機１４は、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能とされている。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ＩＧＶ（inlet guide vａne）１４ｖと、を有する。ＩＧＶ１４ｖは、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。
　タービン１６は、燃焼器１５から供給された高温及び高圧の燃焼ガスにより駆動可能とされている。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。
　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。
　燃焼器１５は、圧縮機１４から供給された圧縮空気中でアンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方を燃焼させて燃焼ガスを生成可能とされている。炭化水素系燃料とは、炭化水素を含む燃料であって、例えば、天然ガスや石油等の化石燃料である。燃焼器１５には、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が供給可能とされている。燃焼器１５は、運転状況に応じて、燃料であるアンモニア燃料及び炭化水素系燃料の供給量が調整されることで、アンモニア燃料のみを燃焼する運転条件と、炭化水素系燃料のみを燃焼する運転条件と、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の両方を燃焼する運転条件とで運転可能とされている。なお、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の両方を燃焼する運転条件では、アンモニア燃料の供給量と炭化水素系燃料の供給量とは同じであってもよく、異なっていてもよい。燃焼器１５は、中間ケーシング１３に固定されている。図２に示すように、本実施形態の燃焼器１５は、筒体５と、燃料ノズル６と、中間供給部７と、流量調整部８とを有している。
　筒体５は、内部に燃焼室５０を形成している。燃焼室５０は、筒体５の内部の空間である。つまり、筒体５の内部は、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方が燃焼することで生成される燃焼ガスが流通する。筒体５は、圧縮機１４で圧縮された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５０では、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方が圧縮空気と共に供給されて燃焼する。アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方の燃焼で生成された燃焼ガスは、燃焼室５０を流れて、タービン１６に送られる。筒体５は、燃焼器１５の中心軸線を中心とした円筒状に形成されている。なお、筒体５は、一つの部材のみで構成された構造であることに限定されるものではない。筒体５は、中心軸線の延びる方向に複数の部材が配置された構造であってもよい。
　燃料ノズル６は、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気を燃焼室５０に噴出する。燃料ノズル６は、筒体５におけるタービン１６から離れた位置に配置されている一方の端部（上流端、第一端部）に固定されている。燃料ノズル６は、タービン１６に向かうように、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気を燃焼室５０に噴出している。燃料ノズル６は、アンモニア燃料及び圧縮空気と、炭化水素系燃料及び圧縮空気と、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気との三種の条件で、拡散燃焼させることで燃焼ガスを生成している。燃料ノズル６は、筒体５の内部に一つ配置されている。燃料ノズル６は、アンモニア燃料を噴射させる少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の第一噴射孔６１と、炭化水素系燃料を噴射させる少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の第二噴射孔６２と、圧縮空気を噴出させる少なくとも一つ（本実施形態では二つ）の第三噴射孔６３とを有している。
　第一噴射孔６１と、第二噴射孔６２と、第三噴射孔６３とは、それぞれ独立するように燃料ノズル６内で互いに離れて形成されている。第一実施形態の第一噴射孔６１、第二噴射孔６２、及び第三噴射孔６３は、燃焼室５０に噴射させるまで、各流体が混在しように形成されている。第一噴射孔６１は、燃焼器１５の外部から導入されるアンモニア燃料を燃焼室５０に噴出する。第一噴射孔６１は、燃料ノズル６の径方向の中央に位置している。第二噴射孔６２は、燃焼器１５の外部から導入される炭化水素系燃料を燃焼室５０に噴出する。第三噴射孔６３は、中間ケーシング１３内から導入される圧縮空気を燃焼室５０に噴出する。第三噴射孔６３は、燃料ノズル６の径方向において、第一噴射孔６１と第二噴射孔６２との間に配置されている。
　なお、第一噴射孔６１、第二噴射孔６２、及び第三噴射孔６３は、一つの燃料ノズル６の内部に配置されている構造に限定されるものではない。第一噴射孔６１、第二噴射孔６２、及び第三噴射孔６３は、それぞれ独立したノズルに形成された構造であってもよい。つまり、燃料ノズル６は、複数のノズルによって構成されていてもよい。また、燃料ノズル６は、スワラ等の他の構造をさらに有していてもよい。
　中間供給部７は、燃料ノズル６に供給される圧縮空気の一部を、燃料ノズル６以外の箇所から筒体５に供給する。中間供給部７は、中間ケーシング１３内に位置している。中間供給部７は、燃料ノズル６に対して燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２の位置に配置されている。ここで、燃焼ガスの流通方向Ｄｆとは、筒体５において、燃料ノズル６が配置された一方の端部から、タービン１６と接続された他方の端部（下流端、第二端部）へと向かう方向である。したがって、燃焼ガスの流通方向Ｄｆの上流側Ｄｆ１は、筒体５において、タービン１６に対して燃料ノズル６が配置されている側である。また、燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２は、筒体５において、燃料ノズル６に対してタービン１６が配置されている側である。また、本実施形態の中間供給部７は、連通孔７１を有している。
　連通孔７１は、燃料ノズル６から離れた位置で筒体５の内部である燃焼室５０と筒体５の外部とを連通するように形成されている。つまり、本実施形態の連通孔７１は、燃料ノズル６を介することなく、燃焼室５０と中間ケーシング１３内の空間とを繋いでいる。連通孔７１は、燃料ノズル６に対して燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２の位置に形成されている。連通孔７１は、燃焼室５０に対して、拡散燃焼に直接的に寄与しない位置に圧縮空気を供給させるよう形成されている。連通孔７１は、流通方向Ｄｆにおいて、筒体５の中間付近に形成されている。連通孔７１は、筒体５の周方向において、筒体５の外周面に沿って互いに離れた複数の位置（例えば、四か所）に形成されている。複数の連通孔７１は、互いに等間隔となるように配置されている。連通孔７１は、中間ケーシング１３内において、第三噴射孔６３に導入される圧縮空気の流通路の途中に面して形成されている。より具体的には、連通孔７１は、燃料ノズル６の先端からタービン１６と接続されている位置までを直線で結んだ長さを筒体５の全長（１００％）とした場合に、燃料ノズル６の先端から３０％から７０％の位置の間に配置されることが好ましい。
　なお、連通孔７１は、本実施形態のように複数形成された構造であることに限定されるものではない。連通孔７１は、一つのみであってもよい。また、複数の連通孔７１は、等間隔に配置されていることに限定されるものではなく、互いに異なる間隔で配置されていてもよい。
　流量調整部８は、燃料ノズル６に供給される圧縮空気の供給量に対する中間供給部７から筒体５に供給される圧縮空気の流量を調整可能とされている。つまり、流量調整部８は、第三噴射孔６３を介して燃料と共に間接的に燃焼室５０に供給される圧縮空気の供給量と、中間供給部７から燃焼室５０に直接供給される圧縮空気の流量の割合を調整可能とされている。流量調整部８は、燃料ノズル６に供給されるアンモニア燃料及び炭化水素系燃料のそれぞれの供給量に応じて、中間供給部７から燃焼室５０に供給される圧縮空気の流量を調整する。具体的には、流量調整部８は、アンモニア燃料を燃焼させる際には筒体５に供給される圧縮空気の流量を増加させる。一方で、流量調整部８は、炭化水素系燃料を燃焼させる際には筒体５に供給される圧縮空気の流量を低下させる。また、本実施形態の流量調整部８は、弁装置８１を有している。
　弁装置８１は、筒体５の外部から筒体５の内部である燃焼室５０に流入する圧縮空気の流量を調整可能とされている。弁装置８１は、例えば、流量調整弁やオンオフ弁や電磁弁である。弁装置８１は、連通孔７１を塞ぐように配置されている。弁装置８１は、連通孔７１を通過する圧縮空気の流量を調整する。具体的には、弁装置８１は、第一噴射孔６１へのアンモニア燃料の供給量の増加に伴って、開度が大きくなる（例えば、全開状態でもよい）。一方で、弁装置８１は、第二噴射孔６２への炭化水素系燃料の供給量の増加に伴って、開度が小さくなる（例えば、全閉状態でもよい）。また、弁装置８１は、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が同時に供給されている場合には、ＮＯｘ量に応じて開度を調整し、開度が、アンモニア燃料のみを供給する場合と同程度又は中程度となる。つまり、同時供給の場合には、弁装置８１は、燃料ノズル６にアンモニア燃料のみが供給されている場合に比べて開度が同程度又は小さく、燃料ノズル６に炭化水素系燃料のみが供給されている場合に比べて開度が大きくされる。本実施形態の弁装置８１は、一つの連通孔７１に対して一が配置されるように、複数配置されている。つまり、一つの弁装置８１は、一つの連通孔７１のみを塞ぐことが可能なように配置されている。
（アンモニア燃料供給設備の構成）
　図１に示すように、アンモニア燃料供給設備２０は、アンモニア燃料をガスタービン１０に供給可能とされている。本実施形態のアンモニア燃料供給設備２０は、第一貯蔵タンク２１と、第一供給ライン２２とを有している。
　第一貯蔵タンク２１には、液体状態のアンモニア燃料が貯蔵されている。第一供給ライン２２は、第一貯蔵タンク２１と燃料ノズル６とを繋いでいる。第一供給ライン２２は、液体状態のアンモニア燃料を加熱気化させて第一噴射孔６１に供給している。第一供給ライン２２は、第一噴射孔６１に供給するアンモニア燃料の量を調整可能とされている。なお、第一供給ライン２２は、液体状態のアンモニアを気化させるための熱交換器（不図示）や、昇圧させるためのポンプ（不図示）や、供給量を調整するための弁（不図示）等を有している。
（炭化水素系燃料供給設備の構成）
　炭化水素系燃料供給設備３０は、炭化水素系燃料をガスタービン１０に供給可能とされている。本実施形態の炭化水素系燃料供給設備３０は、第二貯蔵タンク３１と、第二供給ライン３２とを有している。
　第二貯蔵タンク３１には、炭化水素系燃料が貯蔵されている。第二供給ライン３２は、第二貯蔵タンク３１と燃料ノズル６とを繋いでいる。第二供給ライン３２は、炭化水素系燃料が液体状態である場合には、加熱気化させて第二噴射孔６２に供給している。第二供給ライン３２は、第二噴射孔６２に供給する炭化水素系燃料の量を調整可能とされている。その際、第二供給ライン３２は、液体状態の炭化水素系燃料を気化させるための熱交換器（不図示）や、昇圧させるためのポンプ（不図示）や、供給量を調整するための弁（不図示）等を有している。なお、炭化水素系燃料が気体状態で第二貯蔵タンク３１に貯蔵されている場合は、そのままの状態や昇圧させて第二噴射孔６２に供給している。その際、第二供給ライン３２は、気体状態の炭化水素系燃料を昇圧させるためのポンプ（不図示）や、供給量を調整するための弁（不図示）等を有している。
（作用効果）
　上記構成のガスタービン設備１では、ガスタービン１０に対して、アンモニア燃料のみを供給する場合、炭化水素系燃料のみを供給する場合、アンモニア燃料及び炭化水素燃料を同時に供給する場合がある。
　まず、アンモニア燃料のみを供給する場合、第一貯蔵タンク２１から第一供給ライン２２を通って燃料ノズル６にアンモニア燃料が供給される。燃料ノズル６に供給されたアンモニア燃料は、第一噴射孔６１を通って燃焼室５０に噴射される。その際、中間ケーシング１３を介して燃料ノズル６に供給された圧縮空気は、第三噴射孔６３から燃焼室５０に噴射される。また、第二噴射孔６２からは炭化水素系燃料が噴射されない。その結果、アンモニア燃料及び圧縮空気のみが燃焼室５０で拡散燃焼される。なお、ここでの燃焼は、拡散燃焼に限定されるものではなく、燃料ノズル６の形態に合った燃焼となる。したがって、拡散燃焼ではなく、予混合燃焼に近い燃焼形態であってもよい。同時に、弁装置８１が大きく開いた状態となる。その結果、中間ケーシング１３内の圧縮空気の多くが連通孔７１から燃焼室５０内に流入する。つまり、第三噴射孔６３に供給されるはずの圧縮空気の一部が連通孔７１から燃焼室５０に直接流入する。したがって、アンモニア燃料のみが燃料ノズル６に供給される場合、第三噴射孔６３に供給される圧縮空気の流量を減少させることができる。
　また、炭化水素系燃料のみを供給する場合、第二貯蔵タンク３１から第二供給ライン３２を通って燃料ノズル６に炭化水素系燃料が供給される。燃料ノズル６に供給された炭化水素系燃料は、第二噴射孔６２を通って燃焼室５０に噴射される。その際、圧縮空気は、第三噴射孔６３から燃焼室５０に噴射される。また、第一噴射孔６１からはアンモニア燃料が噴射されない。その結果、炭化水素系燃料及び圧縮空気のみが燃焼室５０で燃焼される。同時に、弁装置８１が小さく開いた（又は閉じた）状態となる。その結果、中間ケーシング１３内の圧縮空気は、連通孔７１から燃焼室５０内にほとんど流入しない。つまり、第三噴射孔６３に供給されるはずの圧縮空気は、ほとんど減ることなく、第三噴射孔６３から燃焼室５０に流入する。このように、炭化水素系燃料のみが燃料ノズル６に供給される場合、第三噴射孔６３に供給される圧縮空気の流量を増加させることができる。
　さらに、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の両方を供給する場合、第一貯蔵タンク２１から第一供給ライン２２を通って燃料ノズル６にアンモニア燃料が供給される。同時に、第二貯蔵タンク３１から第二供給ライン３２を通って燃料ノズル６に炭化水素系燃料が供給される。そのため、第一噴射孔６１を通してアンモニア燃料が燃焼室５０に噴射されるとともに、第二噴射孔６２を通して炭化水素系燃料が燃焼室５０に噴射される。その際、第三噴射孔６３から圧縮空気が燃焼室５０に噴射される。その結果、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気の三種が燃焼室５０で燃焼する。同時に、弁装置８１が中程度の開度となる。その結果、中間ケーシング１３内の圧縮空気は、アンモニア燃料のみを燃焼させる場合に比べて同程度又は少ない量、かつ、炭化水素系燃料のみを燃焼させる場合よりは多い量が連通孔７１から流入する。つまり、第三噴射孔６３に供給される圧縮空気の供給量は、大きく増加されたり、大きく減少されたりすることが無い。したがって、第三噴射孔６３には、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の両方を燃焼させる際に適当な量の圧縮空気が供給される。
　上述したようなガスタービン１０の燃焼器１５では、アンモニア燃料を利用して燃焼ガスを生成する際には、燃料ノズル６で拡散燃焼に使用される圧縮空気の流量を低減できる。アンモニア燃料は、炭化水素系燃料に比べて、発熱量が小さく燃焼速度も小さいため、燃焼性が悪いことが知られている。そのため、炭化水素系燃料を燃焼させる際と同程度の供給量で圧縮空気が供給されてしまうと、安定した状態で燃焼させる（安定燃焼させる）ことが難しく、保炎性を維持できない。しかしながら、上述したように、アンモニア燃料が燃料ノズル６に供給される際に圧縮空気の供給量が低減される。その結果、アンモニア燃料を燃焼させる際に、圧縮空気が供給され過ぎて不安定燃焼が生じることを抑制できる。これにより、アンモニア燃料を燃焼させる際に、安定燃焼を継続させ、保炎性を維持することができる。
　また、圧縮空気の供給量が低減されることで、アンモニア燃料と圧縮空気との供給量の比におけるアンモニア燃料の占める割合が高くなる。その結果、上述したように、アンモニア燃料を燃焼させた際に保炎性が維持され、アンモニア燃料中の窒素を起源とする燃焼ガスに残留する窒素成分の量を大きく減少させることができる。したがって、アンモニア燃料を燃焼させた際のＮＯｘの発生量を抑制できる。
　さらに、炭化水素系燃料を利用して燃焼ガスを生成する際には、燃料ノズル６で拡散燃焼に使用される圧縮空気の流量を増加できる。炭化水素系燃料は、安定燃焼させるために、アンモニア燃料に比べて多くの圧縮空気が必要となる。これに対し、炭化水素系燃料が燃料ノズル６に供給される際に、アンモニア燃料が燃料ノズル６に供給される場合に比べて燃料ノズル６への圧縮空気の供給量が増加される。その結果、炭化水素系燃料を燃焼させる際に燃料ノズル６に供給が必要な量の圧縮空気を確保できる。これにより、炭化水素系燃料を燃焼させる際にも、安定燃焼を継続させ、逆火等を発生させることなく、保炎性を維持することができる。
　また、圧縮空気の供給量が増加されることで、炭化水素系燃料と圧縮空気との供給量の比における炭化水素系燃料の占める割合が低くなる。その結果、炭化水素系燃料を燃焼させた際に保炎性が維持され、筒体５内での高温領域の発生を抑制し、圧縮空気中の窒素を起源とする燃焼ガスに残留する窒素成分の量を大きく減少させることができる。したがって、炭化水素系燃料を燃焼させた際のＮＯｘの発生量を抑制できる。
　このように、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が供給されるガスタービン１０に対して、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。したがって、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料による燃焼を効果的に両立させることができる。
　さらに、流量調整部８では、弁装置８１によって、筒体５に流入する圧縮空気の流量が調整されている。したがって、アンモニア燃料が供給される場合及び炭化水素系燃料が供給される場合の圧縮空気の供給量の調整を簡易な構成で行うことができる。
　また、筒体５には、連通孔７１を介して、燃料ノズル６から離れた位置、かつ、燃料ノズル６に対して燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２の位置から圧縮空気が供給される。筒体５では、燃料ノズル６の先端付近では、燃料ノズル６から供給されたアンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気を、燃焼によって効率的に燃やすために一定の空間が必要となる。これに対し、連通孔７１によって圧縮空気が燃料ノズル６から下流側Ｄｆ２に離れた位置から燃焼室５０に流入している。そのため、連通孔７１から燃焼室５０に流入した圧縮空気は拡散燃焼に直接的に関与することが無い。したがって、燃料ノズル６から供給されたアンモニア燃料及び炭化水素系燃料を安定して燃やすための空間を確保しつつ、燃焼室５０に圧縮空気を供給可能な構造を簡易な構成で得られる。
　特に、筒体５では、燃料ノズル６の先端から３０％までの領域が、燃料ノズル６、６Ｇから供給された燃料を燃やし尽くすための必要な空間となることが多い。つまり、本実施形態の連通孔７１は、燃料ノズル６から供給された燃料を燃やし尽くされた領域を超えた位置に配置されていることとなる。そのため、燃料ノズル６から供給された燃料を安定して燃やすための空間をより確実に確保できる。
　さらに、筒体５では、燃料ノズル６から多量の燃料が供給された場合には、酸欠となり、燃焼しきれなかった余剰燃料が下流域に送られる。その際、余剰燃料は、筒体５内の下流域の中でも筒体５の後端から３０％程度の領域での希釈空気部で燃焼される。そのため、燃料ノズル６の先端から７０％までの領域に面して連通孔７１が形成することで、余剰燃料を燃焼する領域を筒体５内の下流域に確保できる。
　また、連通孔７１は、筒体５に対して互いに離れた複数の位置に形成されている。そのため、筒体５の中間付近に供給される圧縮空気は、筒体５の一部の内周面付近に大きく偏ることなく燃焼室５０に供給される。特に、連通孔７１が等間隔に配置されていることで、圧縮空気は、均一に近い状態で燃焼室５０に供給される。そのため、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０の広い領域で、効率良く安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を効果的に抑えることができる。
＜第二実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第二実施形態について説明する。なお、以下に説明する第二実施形態においては、上記第一実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第二実施形態では、中間供給部７Ｂ及び流量調整部８Ｂの構成が第一実施形態と異なっている。
　図３から図５に示すように、第二実施形態の中間供給部７Ｂは、環状流路形成部７３と、接続流路部７４とを有している。環状流路形成部７３は、中間ケーシング１３内に配置されている。環状流路形成部７３は、筒体５の外周に沿って圧縮空気が流通可能な環状流路７３０を内部に形成している。環状流路形成部７３は、筒体５の外周を全周にわたって覆っている。そのため、環状流路形成部７３は、複数の連通孔７１を覆うように配置されている。環状流路形成部７３は、筒体５の外周面に対して、溶接部７５によって隙間無く直接固定されている。したがって、本実施形態の連通孔７１は、燃焼室５０と環状流路７３０とを繋いでいる。複数の連通孔７１は、環状流路７３０によって筒体５の外部で互いに繋がっている。接続流路部７４は、環状流路形成部７３と弁装置８１Ｂとを接続している。本実施形態の接続流路部７４は、エルボのような湾曲した管状の部材である。接続流路部７４は、その流路断面が環状流路７３０の流路断面より小さくなるように形成されている。接続流路部７４は、環状流路形成部７３における筒体５から最も離れた面に接続されている。接続流路部７４と環状流路形成部７３と接続位置における開口面積は、連通孔７１の開口面積と同じであってもよく、異なっていてもよい。
　第二実施形態の流量調整部８Ｂでは、弁装置８１Ｂは、接続流路部７４に接続されている。弁装置８１Ｂは、例えば、流量調整弁やオンオフ弁や電磁弁である。つまり、弁装置８１Ｂは、接続流路部７４に流入する圧縮空気の流量を調整することで、環状流路７３０及び連通孔７１から燃焼室５０へ供給される圧縮空気の流量を調整している。弁装置８１Ｂは、接続流路部７４に対して一つのみが配置されている。つまり、第二実施形態では、弁装置８１Ｂは、複数の連通孔７１に対して一つのみが配置されている。
（作用効果）
　上述した燃焼器１５では、中間ケーシング１３に供給された圧縮空気の一部は、弁装置８１Ｂを介して、接続流路部７４に流入する。接続流路部７４に流入した圧縮空気は環状流路形成部７３に流入する。その際、環状流路形成部７３がダンパの役割を果たすことで、環状流路７３０に存在する圧縮空気は均一に近い圧力状態とされる。その後、圧縮空気は、環状流路７３０に充満しながら、複数の連通孔７１から燃焼室５０内に流入する。これにより、環状流路形成部７３で均一に近い圧力状態とされた圧縮空気を、複数の連通孔７１から燃焼室５０に供給することができる。したがって、複数の連通孔７１から供給された圧縮空気は、どの位置であっても実質的に同じ圧力状態で燃焼室５０に供給される。そのため、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０の広い領域で、一層効率良く安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を一層効果的に抑えることができる。また、一つの弁装置８１Ｂのみを利用して、均一に圧縮空気を燃焼室５０に供給できる。したがって、複数の弁装置を利用することで、弁装置ごとの製造交差等による圧縮空気の供給状態のばらつきが生じてしまうことを回避できる。
　なお、環状流路形成部７３は、筒体５の外周を全周にわたって覆う構造であることに限定されるものではない。環状流路形成部７３は、筒体５の外周の一部のみを覆う構造であってもよい。また、環状流路７３０は、全周にわたって断面積が同じであることに限定されるものではない。環状流路７３０の断面積は、連通孔７１に対して十分大きな面積が確保できれば、途中で小さくなる等のように、部分的に変化していてもよい。
＜第二実施形態の変形例＞
　なお、上記第二実施形態において、接続流路部７４が環状流路形成部７３に接続される位置は何ら限定されるものではない。接続流路部７４は、環状流路形成部７３に対して、燃焼ガスの流通方向Ｄｆを向く面に接続されていてもよい。その際、例えば、図６に示すように、接続流路部７４Ｃは、環状流路形成部７３に対して、燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２を向く面に接続されていてもよい。
＜第三実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第三実施形態について説明する。なお、以下に説明する第三実施形態においては、上記第一実施形態及び第二実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第三実施形態では、図７に示すように、中間供給部７Ｄは、供給管７６を有している。供給管７６は、連通孔７１に配置されている。供給管７６は、連通孔７１と同じ形の管状の部材として形成されている。供給管７６は、筒体５の内周面から内側に向かって延びるように形成されている。つまり、供給管７６は、筒体５の内周面から筒体５の内部に向かって突出した状態で配置されている。これにより、供給管７６は、筒体５の内周面から離れた燃焼室５０の中央付近に、環状流路７３０に存在する圧縮流体を供給する。なお、供給管７６は、全ての連通孔７１に配置されていてもよく、一部の連通孔７１のみに配置されていてもよい。
（作用効果）
　このような供給管７６が配置されていることで、連通孔７１から燃焼室５０内に流入する圧縮空気は、供給管７６によって、筒体５の内周面よりも奥の燃焼室５０の中央付近に送られる。これにより、圧縮空気を、連通孔７１から離れた燃焼室５０の奥深くまで安定して供給することができる。したがって、例えば、燃焼室５０における燃焼ガスの流速が速い場合のように、連通孔７１から供給された圧縮空気が直ちに下流側Ｄｆ２に向かって流されてしまうような状況でも、圧縮空気を燃焼室５０の中央付近に供給できる。そのため、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０の広い領域に対して、燃え残りを発生や、局所的な高温領域の発生を抑制できる。したがって、燃焼室５０の広い領域で、一層効率良く安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を一層効果的に抑えることができる。
＜第四実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第四実施形態について説明する。なお、以下に説明する第四実施形態においては、上記第一実施形態から第三実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第四実施形態では、環状流路形成部７３は、第二実施形態や第三実施形態のように、筒体５の外周面に直接接続された構造に限定されるわけではない。例えば、図８に示すように、環状流路形成部７３は、筒体５の外周面に対して隙間７７０を空けて配置されていてもよい。具体的には、中間供給部７Ｅは、環状流路形成部７３と筒体５とを接続する隙間形成部材７７を有している。隙間形成部材７７は、環状流路形成部７３と筒体５の外周面との間に隙間７７０を形成している。隙間形成部材７７は、筒体５の外側で連通孔７１を覆うように形成された環状の部材である。本実施形態では、隙間７７０は、隙間形成部材７７と環状流路形成部７３と筒体５との間で密閉された空間となっている。
（作用効果）
　上述したように、環状流路形成部７３と筒体５の外周面との間に隙間７７０が形成されている。そのため、燃焼室５０を流通する高温の燃焼ガスの影響で、筒体５に熱伸びが生じた場合であっても、その熱伸び量を環状流路形成部７３に影響を与えることなく吸収することができる。これにより、環状流路形成部７３と筒体５との固定状態を安定して維持することができる。
＜第五実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第五実施形態について説明する。なお、以下に説明する第五実施形態においては、上記第一実施形態から第四実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第五実施形態では、第二実施形態から第四実施形態のように、中間供給部７Ｆは、環状流路形成部７３を有する構造に限定されるものではない。
　第五実施形態の中間供給部７Ｆは、図９及び図１０に示すように、環状流路形成部７３を有しておらず、接続流路部７４Ｆが筒体５の外周面に直接固定されている。接続流路部７４Ｆは、連通孔７１を覆うように配置されている。したがって、本実施形態の連通孔７１は、燃焼室５０と接続流路部７４Ｆとを繋いでいる。接続流路部７４Ｆは、一つの連通孔７１に対して一つが配置されるように、複数配置されている。つまり、一つの接続流路部７４Ｆは、一つの連通孔７１を塞ぐことが可能なように配置されている。また、複数の接続流路部７４Ｆの各々は、独立した弁装置８１Ｂを有している。
　また、中間供給部７Ｆは、図１１及び図１２に示すように、複数のシール部７８を有している。シール部７８は、接続流路部７４Ｆと弁装置８１Ｂとの間、及び接続流路部７４Ｆと筒体５との間にそれぞれ配置されている。シール部７８は、フローティングリングシールのように、高温及び高圧領域で使用可能な非接触式のシールである。
　なお、シール部７８は、第二実施形態のような構造において、環状流路形成部７３と筒体５との間や、環状流路形成部７３と接続流路部７４Ｆとの間に配置されていてもよい。
　また、燃焼器１５は、図１２に示すように、筒体５の内部で連通孔７１を囲むように配置された環状のスリーブ部５５を有する。スリーブ部５５は、筒体５の内周面との間に冷却空気が流通可能な流路を形成している。スリーブ部５５には、フロースリーブのように、圧縮機１４から吐出された圧縮空気の一部が冷却空気として供給されている。
　なお、スリーブ部５５は、第二実施形態のような構造において、環状流路形成部７３によって覆われた連通孔７１に対して配置されていてもよい。
（作用効果）
　上述したように、各連通孔７１にそれぞれ接続流路部７４Ｆを介して独立した弁装置８１Ｂが配置されている。その結果、各連通孔７１に対して弁装置８１Ｂを別々又は同時に調整することができる。したがって、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０に対して適正に圧縮空気の供給量を調整できる。そのため、運転状態によって筒体５又は燃焼室５０内に温度分布や濃度分布ムラが生じていても、任意に供給量を調整することができ、ＮＯｘの発生量を抑制しやすくなる。
　また、シール部７８が配置されていることで、高温高圧である圧縮空気が流通しても、各部材の接続箇所から圧縮空気の漏出を抑制できる。
　また、スリーブ部５５が配置されていることで、連通孔７１の周辺を冷却することができる。したがって、燃焼室５０を流通する高温の燃焼ガスの影響で、連通孔７１の周辺に熱伸びが生じることを抑制できる。
＜第六実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第六実施形態について、図１３及び図１４に基づいて説明する。なお、以下に説明する第六実施形態においては、上記第一実施形態から第五実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第六実施形態では、燃料ノズル６Ｇ及び流量調整部８Ｇが異なっている。
　第六実施形態の燃料ノズル６Ｇは、第一噴射孔６１、第二噴射孔６２、及び第三噴射孔６３から噴射された流体を燃焼室５０に供給する前に混合する混合空間６５０を形成する混合部６５を有している。混合部６５は、燃料ノズル６Ｇにおいて、燃焼室５０と繋がっている先端部分を形成している。混合部６５は、第一噴射孔６１、第二噴射孔６２、及び第三噴射孔６３と接続されている。混合空間６５０には予め規定された一定量の流体のみが流入可能とされている。つまり、第二実施形態の燃料ノズル６Ｇでは、供給されたアンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気を混合させて一定量の流体として混合部６５から燃焼室５０に噴射している。これにより、燃料ノズル６Ｇへのアンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気の供給量が一定量までに制限されている。
　流量調整部８Ｇは、第一実施形態から第五実施形態に記載されたように、弁装置８１、８１Ｂを有する構造に限定されるものではない。つまり、第六実施形態の流量調整部８Ｇは、弁装置８１、８１Ｂを有していない。第六実施形態の流量調整部８Ｇは、燃料ノズル６Ｇへのアンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気の供給量を一定とした上で、圧縮空気に対するアンモニア燃料及び炭化水素系燃料の供給量の比を変化させる。流量調整部８Ｇは、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方の供給量を調整可能とされていることで、連通孔７１から筒体５に供給される圧縮空気の流量を調整する。第六実施形態では、上述したように、混合部６５によって、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気の燃料ノズル６への供給量が一定とされている。このような状態で、流量調整部８Ｇは、燃料ノズル６Ｇへアンモニア燃料の供給する際のアンモニア燃料の供給量が、燃料ノズル６Ｇへ炭化水素系燃料の供給する際の炭化水素系燃料の供給量が多くなるように、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の少なくとも一方の供給量を調整可能とされている。具体的には、第二実施形態の流量調整部８Ｇは、図１３に示すように、第一供給量調整部８５と、第二供給量調整部８６とを有している。
　第一供給量調整部８５は、燃料ノズル６Ｇへのアンモニア燃料の供給量を調整する。第一供給量調整部８５は、第一供給ライン２２に配置されている。第一供給量調整部８５は、例えば、流量調整弁やオンオフ弁や電磁弁である。第一供給量調整部８５の開度が大きくなることで、第一供給ライン２２から第一噴射孔６１へのアンモニア燃料の供給量が増加する。逆に、第一供給量調整部８５の開度が小さくなることで、第一供給ライン２２から第一噴射孔６１へのアンモニア燃料の供給量が減少する。
　第二供給量調整部８６は、燃料ノズル６Ｇへの炭化水素系燃料の供給量を調整する。第二供給量調整部８６は、第二供給ライン３２に配置されている。第二供給量調整部８６は、例えば、流量調整弁やオンオフ弁や電磁弁である。第二供給量調整部８６の開度が大きくなることで、第二供給ライン３２から第二噴射孔６２への炭化水素系燃料の供給量が増加する。逆に、第二供給量調整部８６の開度が小さくなることで、第二供給ライン３２から第二噴射孔６２への炭化水素系燃料の供給量が減少する。また、第二供給量調整部８６は、全開状態でも、第一供給量調整部８５の全開状態に比べて、第二供給ライン３２を流通可能な流量が小さくされている。つまり、第一供給量調整部８５及び第二供給量調整部８６がともに全開状態の場合、炭化水素系燃料に比べて、アンモニア燃料の供給量が多くなる。具体的には、第二供給量調整部８６は、炭化水素系燃料の発熱量に対するアンモニア燃料の発熱量の比を基準として、第一供給量調整部８５に対して、その比の逆比に対応する比率の流量まで流通可能となっていることが好ましい。より具体的には、炭化水素系燃料の発熱量とＷＩ（ウォッベインデックス）がアンモニア燃料の発熱量の４倍程度である場合には、第二供給量調整部８６は、第一供給量調整部８５に対して１／４程度までの流量までしか流通させることできない。
（作用効果）
　流量調整部８Ｇは、図１４に示すように、燃料ノズル６Ｇへのアンモニア燃料及び炭化水素系燃料と圧縮空気との供給量を調整する。具体的には、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料を共に供給する際には、図１４の「混焼」に示すように、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の供給量の合計値と、圧縮空気の供給量との比が１対１に近い値となるように、第一供給量調整部８５及び第二供給量調整部８６が調整される。
　また、アンモニア燃料のみを供給する際には、図１４の「ＮＨ３のみ」に示すように、アンモニア燃料の供給量が、圧縮空気の供給量に対して多くなるように、第一供給量調整部８５が開かれ、第二供給量調整部８６が閉じられるように調整される。その結果、混合空間６５０には、「混焼」の場合と比べて、第一噴射孔６１から多くのアンモニア燃料が供給され、第三噴射孔６３からは圧縮空気があまり供給されなくなる。そして、第三噴射孔６３へ流入できなくなった多くの圧縮空気は、連通孔７１から燃焼室５０に供給される。その結果、中間ケーシング１３内の圧縮空気の多くが連通孔７１から燃焼室５０内に流入する。つまり、第三噴射孔６３に供給されるはずの圧縮空気の一部が連通孔７１から燃焼室５０に直接流入する。
　また、炭化水素系燃料のみを供給する際には、図１４の「ＣＨ４のみ」に示すように、炭化水素系燃料の供給量が、圧縮空気の供給量に対して多くなるように、第一供給量調整部８５が閉じられ、第二供給量調整部８６が開かれるように調整される。さらに、第二供給量調整部８６は、第一供給量調整部８５に対して非常に少ない流量までしか流通させることができないように構成されている。そのため、「ＮＨ３のみ」の場合や「混焼」の場合に比べて、「ＣＨ４のみ」の場合は、第三噴射孔６３から混合空間６５０に流入する圧縮空気の流量は多くなる。その結果、第三噴射孔６３へ流入できない圧縮空気の量が減少する。その結果、中間ケーシング１３内の圧縮空気はあまり連通孔７１から燃焼室５０内に流入しなくなる。つまり、炭化水素系燃料を利用する場合には、アンモニア燃料を利用する場合に比べて、燃料ノズル６で使用される圧縮空気の流量を増加できる。
　このように、アンモニア燃料の供給量及び炭化水素系燃料の供給量を調整することで、燃料ノズル６で使用される圧縮空気の流量を調整できる。そのため、弁装置８１、８１Ｂを必ず配置する必要が無くなり、アンモニア燃料の供給量及び炭化水素系燃料の供給量を変化させるだけのより簡易な構成や制御で、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。したがって、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料による燃焼を効果的に両立させることができる。
　なお、第六実施形態の流量調整部８Ｇは、上述したように、弁装置８１、８１Ｂが無い構造に適用可能だが、弁装置８１、８１Ｂをさらに有する構造に適用されていてもよい。
＜第七実施形態＞
　次に、本開示に係るガスタービン設備１の第七実施形態について、図１５に基づいて説明する。なお、以下に説明する第七実施形態においては、上記第一実施形態から第六実施形態と共通する構成については図中に同符号を付してその説明を省略する。第七実施形態では、流量調整部８Ｈが燃焼器１５の運転状態に基づいて流量を調整する点が異なっている。
　第七実施形態のガスタービン１０は、燃焼器１５の運転状態を検知する検知部９をさらに備える。具体的には、本実施形態の検知部９は、燃焼器１５での温度を検知している。なお、検知部９は、燃焼器１５の運転状態を検知することが装置であればよい。つまり、検知部９は、アンモニア燃料、炭化水素系燃料、及び圧縮空気の供給状態を把握することが可能な装置であればよい。例えば、検知部９は、燃料ノズル６に対するアンモニア燃料の供給量や温度、炭化水素系燃料の供給量や温度、及び圧縮空気の供給量や温度の少なくとも何れか一つを検知する装置であってもよい。また、検知部９は、タービン１６に流入する付近での燃焼ガスの温度や、排気ガス中に含まれるＮＯｘの濃度や、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装置であってもよい。さらに、検知部９は、上述した供給される流体の状態や燃焼器１５で燃焼結果の状態の複数を検知してもよい。
　また、第七実施形態の流量調整部８Ｈは、検知部９の検知結果に基づいて、弁装置８１を制御する弁制御装置８８を有している。弁制御装置８８は、検知部９での検知結果に応じて、弁装置８１の開度を変化させることで、燃焼室５０に供給される圧縮空気の流量を調整可能とされている。具体的には、弁制御装置８８は、検知部９が検知した燃焼器１５の温度が第一の閾値を超えた場合に、弁装置８１の開度を小さくするよう指示を送る。第一の閾値とは、例えば、アンモニア燃料のみを燃料ノズル６に供給していた状態から、炭化水素系燃料の供給を開始して、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の混焼状態に切り替える場合に相当する温度の値である。さらに、弁制御装置８８は、検知部９が検知した燃焼器１５の温度が第一の閾値よりも大きい第二の閾値を超えた場合に、弁装置８１の開度をさらに小さくする（例えば全閉状態とする）よう指示を送る。第二の閾値とは、例えば、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の両方を供給していた混焼状態から、アンモニア燃料の供給を停止して、炭化水素系燃料のみを燃料ノズル６に供給した状態に切り替える場合に相当する温度の値である。
　以上で説明した弁制御装置８８は、コンピュータである。この弁制御装置８８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。なお、弁制御装置８８は、ガスタービン設備１の制御装置（不図示）に機能の一部として組み込まれていてもよい。
（作用効果）
　このように、検知部９の検知結果に基づいて、弁装置８１を弁制御装置８８で制御することで、燃焼器１５の運転状態に応じて、燃焼室５０に弁装置８１によって連通孔７１から送り込む圧縮空気の流量を遅滞なく調整できる。さらに、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の供給の切り替えのタイミングでも、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。
　また、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料では、炭化水素系燃料の方がアンモニア燃料に比べて発熱量が非常に高い。そのため、検知部９で、燃焼器１５の温度を検知することで、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料をそれぞれどれだけの供給量で供給しているかを容易把握することができる。
（その他の実施形態）
　以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　なお、上述したガスタービン設備１は本実施形態で説明した構造に限定されるものではない。例えば、ガスタービン設備１は、その他の構成として、各種装置を制御する制御装置や、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や、脱硝装置から流出した排気ガスを外部に排気する煙突等を備えていてもよい。
　また、上述した燃焼器１５は、本実施形態で説明した構造に限定されるものではない。つまり、燃焼器１５は、筒体５、燃料ノズル６、６Ｇ、中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ、及び流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈ以外の構成（例えば、音響ダンパ等）を備えていてもよい。
　また、燃料ノズル６、６Ｇの形態は、上述した構造に限定されるものではない。燃料ノズル６、６Ｇは、燃料と空気をあらかじめ混ぜるタイプ（予混合燃焼式）や、本実施形態のように燃料と空気を急速に混ぜるタイプや（拡散燃焼式）、独立して燃料と空気を噴くタイプのように、どのような形態のノズルであっても良い。
　また、アンモニア燃料供給設備２０から燃料ノズル６、６Ｇへのアンモニア燃料の供給状態の調整や、炭化水素系燃料供給設備３０から燃料ノズル６、６Ｇへの炭化水素系燃料の供給状態の調整は、作業員によって手動で実施されてもよく、ガスタービン設備１の制御装置等によって、自動で実施されてもよい。
　また、本実施形態では、アンモニア燃料供給設備２０は、気体状態のアンモニア燃料をガスタービン１０に供給しているが、このような形態に限定されるものではない。ガスタービン１０が、液体状態のアンモニア燃料を受け入れることが可能な構造であれば、アンモニア燃料供給設備２０は、液体状態のアンモニア燃料をガスタービン１０に供給してもよい。
　同様に、弁装置８１、８１Ｂ、第一供給量調整部８５、及び第二供給量調整部８６の制御は、作業員によって手動で実施されてもよく、ガスタービン設備１の制御装置等によって、自動で実施されてもよい。
　また、中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆは、本実施形態で説明したような連通孔７１を有する構造に限定されるものではない。中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆは、燃料ノズル６、６Ｇに供給される圧縮空気の一部を、燃料ノズル６、６Ｇに対して燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２で筒体５に供給することが可能な構造であればよい。したがって、中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆは、例えば、配管等によって圧縮機１４で圧縮された圧縮空気を抽気して筒体５に供給する構造であってもよい。
＜付記＞
　各実施形態に記載のガスタービン１０及びガスタービン設備１は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係るガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な圧縮機１４と、燃焼させる燃料をアンモニア燃料及び炭化水素系燃料で切り替え可能とされ、前記圧縮機１４から供給された前記圧縮空気中で前記アンモニア燃料及び前記炭化水素系燃料の少なくとも一方を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器１５と、前記燃焼器１５から供給された前記燃焼ガスにより駆動可能なタービン１６と、を備え、前記燃焼器１５は、前記アンモニア燃料又は前記炭化水素系燃料が燃焼することで生成される前記燃焼ガスが流通する筒状の筒体５と、前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気を前記筒体５の内部に噴出する燃料ノズル６、６Ｇと、前記燃料ノズル６、６Ｇに供給される前記圧縮空気の一部を、前記燃料ノズル６、６Ｇに対して前記燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２で前記筒体５に供給する中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆと、前記燃料ノズル６、６Ｇに供給される前記圧縮空気の供給量に対する前記中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆから前記筒体５に供給される前記圧縮空気の流量を調整可能な流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈとを有し、前記流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈは、前記アンモニア燃料を燃焼させる際には前記中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆから前記筒体５に供給される前記圧縮空気の流量を増加させ、前記炭化水素系燃料を燃焼させる際には前記筒体５に供給される前記圧縮空気の流量を低下させる。
　これにより、アンモニア燃料を利用して燃焼ガスを生成する際には、燃料ノズル６で燃焼に使用される圧縮空気の流量を低減できる。その結果、アンモニア燃料を燃焼させる際に、圧縮空気が供給され過ぎて不安定燃焼が生じることを抑制できる。これにより、アンモニア燃料を燃焼させる際に、安定燃焼を継続させ、保炎性を維持することができる。
　また、圧縮空気の供給量が低減されることで、アンモニア燃料と圧縮空気との供給量の比におけるアンモニア燃料の占める割合が高くなる。その結果、アンモニア燃料中の窒素を起源とする燃焼ガスに残留する窒素成分の量を大きく減少させることができる。したがって、アンモニア燃料を燃焼させた際のＮＯｘの発生量を抑制できる。
　さらに、炭化水素系燃料を利用して燃焼ガスを生成する際には、燃料ノズル６で燃焼に使用される圧縮空気の流量を増加できる。その結果、炭化水素系燃料を燃焼させる際に燃料ノズル６、６Ｇに供給が必要な量の圧縮空気を確保できる。これにより、炭化水素系燃料を燃焼させる際にも、安定燃焼を継続させ、保炎性を維持することができる。
　また、圧縮空気の供給量が増加されることで、炭化水素系燃料と圧縮空気との供給量の比における炭化水素系燃料の占める割合が低くなる。その結果、圧縮空気中の窒素を起源とする燃焼ガスに残留する窒素成分の量を大きく減少させることができる。したがって、炭化水素系燃料を燃焼させた際のＮＯｘの発生量を抑制できる。
　このように、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が供給されるガスタービン１０に対して、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。したがって、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料による燃焼を効果的に両立させることができる。
（２）第２の態様に係るガスタービン１０は、（１）のガスタービン１０であって、前記流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈは、前記筒体５に流入する前記圧縮空気の流量を調整可能な弁装置８１、８１Ｂを有している。
　これにより、アンモニア燃料が供給される場合及び炭化水素系燃料が供給される場合の圧縮空気の供給量の調整を簡易な構成で行うことができる。
（３）第３の態様に係るガスタービン１０は、（１）又は（２）のガスタービン１０であって、前記中間供給部７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆは、前記燃料ノズル６から離れた位置、かつ前記燃料ノズル６、６Ｇに対して前記燃焼ガスの流通方向Ｄｆの下流側Ｄｆ２の位置で、前記筒体５の内部と外部とを連通する連通孔７１を有する。
　これにより、連通孔７１から燃焼室５０に流入した圧縮空気は燃焼に直接的に関与することが無い。したがって、燃料ノズル６、６Ｇから供給されたアンモニア燃料及び炭化水素系燃料を安定して燃やすための空間を確保しつつ、燃焼室５０に圧縮空気を供給可能な構造を簡易な構成で得られる。
（４）第４の態様に係るガスタービン１０は、（３）のガスタービン１０であって、前記連通孔７１は、互いに離れた複数の位置で前記筒体５に形成されている。
　これにより、筒体５に供給される圧縮空気は、筒体５の一部の内周面付近に大きく偏ることなく燃焼室５０に供給される。そのため、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０の広い領域で、効率良く安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を効果的に抑えることができる。
（５）第５の態様に係るガスタービン１０は、（３）又は（４）のガスタービン１０であって、前記中間供給部７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅは、前記筒体５の外周に沿って前記圧縮空気が流通可能な環状流路７３０を形成する環状流路形成部７３を有し、前記連通孔７１は、前記環状流路形成部７３と前記筒体５とを連通させている。
　これにより、環状流路形成部７３がダンパの役割を果たすことで、環状流路７３０に存在する圧縮空気は均一に近い圧力状態とされる。その後、圧縮空気は、環状流路７３０に充満しながら、連通孔７１から燃焼室５０内に流入する。これにより、環状流路形成部７３で均一に近い圧力状態とされた圧縮空気を、連通孔７１から燃焼室５０に供給することができる。そのため、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、燃焼室５０の広い領域で、一層効率良く安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を一層効果的に抑えることができる。
（６）第６の態様に係るガスタービン１０は、（５）のガスタービン１０であって、前記環状流路形成部７３は、前記筒体５の外周面に対して隙間７７０を空けて配置されている。
　これにより、燃焼室５０を流通する高温の燃焼ガスの影響で、筒体５に熱伸びが生じた場合であっても、その熱伸び量を環状流路形成部７３に影響を与えることなく吸収することができる。これにより、環状流路形成部７３と筒体５との固定状態を安定して維持することができる。
（７）第７の態様に係るガスタービン１０は、（３）から（６）の何れか一つのガスタービン１０であって、前記中間供給部７Ｄ、７Ｅは、前記連通孔７１に配置され、前記筒体５の内周面から内側に向かって延びる管状に形成された供給管７６を有する。
　これにより、連通孔７１から燃焼室５０内に流入する圧縮空気は、供給管７６によって、筒体５の内周面よりも奥に送られる。これにより、圧縮空気を、連通孔７１から離れた燃焼室５０の奥深くまで安定して供給することができる。
（８）第８の態様に係るガスタービン１０は、（１）から（７）の何れか一つのガスタービン１０であって、前記流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈは、前記燃料ノズル６、６Ｇへの前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気の供給量を一定とした上で、前記燃料ノズル６、６Ｇへ前記アンモニア燃料の供給する際の前記アンモニア燃料の供給量が、前記燃料ノズル６、６Ｇへ前記炭化水素系燃料の供給する際の前記炭化水素系燃料の供給量が多くなるように、前記アンモニア燃料及び前記炭化水素系燃料の少なくとも一方の供給量を調整可能とされている。
　これにより、アンモニア燃料の供給量及び炭化水素系燃料の供給量を調整することで、燃料ノズル６で使用される圧縮空気の流量を調整できる。そのため、弁装置８１、８１Ｂを必ず配置する必要が無くなり、アンモニア燃料の供給量及び炭化水素系燃料の供給量を変化させるだけのより簡易な構成や制御で、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の何れの燃料が供給されたとしても、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。
（９）第９の態様に係るガスタービン１０は、（１）から（８）の何れか一つのガスタービン１０であって、前記燃焼器１５の運転状態を検知する検知部９をさらに備え、前記流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈは、前記検知部９での検知結果に応じて、前記筒体５に供給される前記圧縮空気の流量を調整する。
　これにより、燃焼器１５の運転状態に応じて、燃焼室５０に流量調整部８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈによって送り込む圧縮空気の流量を遅滞なく調整できる。さらに、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料の供給の切り替えのタイミングでも、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。
（１０）第１０の態様に係るガスタービン設備１は、（１）から（９）の何れか一つのガスタービン１０と、前記アンモニア燃料を前記ガスタービン１０に供給可能なアンモニア燃料供給設備２０と、前記炭化水素系燃料を前記ガスタービン１０に供給可能な炭化水素系燃料供給設備３０と、を備える。
　本開示のガスタービン及びガスタービン設備によれば、アンモニア燃料及び炭化水素系燃料が供給されるガスタービンに対して、安定燃焼を継続させつつ、ＮＯｘの発生量を抑えることができる。
１…ガスタービン設備
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…ＩＧＶ
１５…燃焼器
５…筒体
５０…燃焼室
６、６Ｇ…燃料ノズル
６１…第一噴射孔
６２…第二噴射孔
６３…第三噴射孔
７、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ、７Ｆ…中間供給部
７１…連通孔
８、８Ｂ、８Ｇ、８Ｈ…流量調整部
８１、８１Ｂ…弁装置
Ｄｆ…流通方向
Ｄｆ１…上流側
Ｄｆ２…下流側
１６…タービン
１６ｒ…タービンロータ
１６ｃ…タービンケーシング
Ａｒ…ロータ軸線
２０…アンモニア燃料供給設備
２１…第一貯蔵タンク
２２…第一供給ライン
３０…炭化水素系燃料供給設備
３１…第二貯蔵タンク
３２…第二供給ライン
７３、７３Ｃ…環状流路形成部
７３０…環状流路
７５…溶接部
７４、７４Ｃ、７４Ｆ…接続流路部
７６…供給管
７７…隙間形成部材
７７０…隙間
７８…シール部
５５…スリーブ部
８５…第一供給量調整部
８６…第二供給量調整部
６５…混合部
６５０…混合空間
９…検知部
８８…弁制御装置

Claims (10)

  1. 　空気を圧縮して圧縮空気を生成可能な圧縮機と、
    　燃焼させる燃料をアンモニア燃料及び炭化水素系燃料で切り替え可能とされ、前記圧縮機から供給された前記圧縮空気中で前記アンモニア燃料及び前記炭化水素系燃料の少なくとも一方を燃焼させて燃焼ガスを生成可能な燃焼器と、
    　前記燃焼器から供給された前記燃焼ガスにより駆動可能なタービンと、を備え、
    　前記燃焼器は、
    　前記アンモニア燃料又は前記炭化水素系燃料が燃焼することで生成される前記燃焼ガスが流通する筒状の筒体と、
    　前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気を前記筒体の内部に噴出する燃料ノズルと、
    　前記燃料ノズルに供給される前記圧縮空気の一部を、前記燃料ノズルに対して前記燃焼ガスの流通方向の下流側で前記筒体に供給する中間供給部と、
    　前記燃料ノズルに供給される前記圧縮空気の供給量に対する前記中間供給部から前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を調整可能な流量調整部とを有し、
    　前記流量調整部は、前記アンモニア燃料を燃焼させる際には前記中間供給部から前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を増加させ、前記炭化水素系燃料を燃焼させる際には前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を低下させるガスタービン。
  2. 　前記流量調整部は、前記筒体に流入する前記圧縮空気の流量を調整可能な弁装置を有している請求項１に記載のガスタービン。
  3. 　前記中間供給部は、前記燃料ノズルから離れた位置、かつ前記燃料ノズルに対して前記燃焼ガスの流通方向の下流側の位置で、前記筒体の内部と外部とを連通する連通孔を有する請求項１又は２に記載のガスタービン。
  4. 　前記連通孔は、互いに離れた複数の位置で前記筒体に形成されている請求項３に記載のガスタービン。
  5. 　前記中間供給部は、前記筒体の外周に沿って前記圧縮空気が流通可能な環状流路を形成する環状流路形成部を有し、
    　前記連通孔は、前記環状流路形成部と前記筒体とを連通させている請求項４に記載のガスタービン。
  6. 　前記環状流路形成部は、前記筒体の外周面に対して隙間を空けて配置されている請求項５に記載のガスタービン。
  7. 　前記中間供給部は、前記連通孔に配置され、前記筒体の内周面から内側に向かって延びる管状に形成された供給管を有する請求項５に記載のガスタービン。
  8. 　前記流量調整部は、前記燃料ノズルへの前記アンモニア燃料、前記炭化水素系燃料、及び前記圧縮空気の供給量を一定とした上で、前記燃料ノズルへ前記アンモニア燃料の供給する際の前記アンモニア燃料の供給量が、前記燃料ノズルへ前記炭化水素系燃料の供給する際の前記炭化水素系燃料の供給量が多くなるように、前記アンモニア燃料及び前記炭化水素系燃料の少なくとも一方の供給量を調整可能とされている請求項１に記載のガスタービン。
  9. 　前記燃焼器の運転状態を検知する検知部をさらに備え、
    　前記流量調整部は、前記検知部での検知結果に応じて、前記筒体に供給される前記圧縮空気の流量を調整する請求項１又は２に記載のガスタービン。
  10. 　請求項１又は２に記載の前記ガスタービンと、
    　前記アンモニア燃料を前記ガスタービンに供給可能なアンモニア燃料供給設備と、
    　前記炭化水素系燃料を前記ガスタービンに供給可能な炭化水素系燃料供給設備と、を備えるガスタービン設備。
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