JPH02259331A - 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器Info
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- JPH02259331A JPH02259331A JP7643189A JP7643189A JPH02259331A JP H02259331 A JPH02259331 A JP H02259331A JP 7643189 A JP7643189 A JP 7643189A JP 7643189 A JP7643189 A JP 7643189A JP H02259331 A JPH02259331 A JP H02259331A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ガスタービン燃焼器に関する４更に詳述する
と、本発明は触媒燃焼と予混合燃焼とをＯＦ用したガス
タービン燃焼器に関する。
と、本発明は触媒燃焼と予混合燃焼とをＯＦ用したガス
タービン燃焼器に関する。
（従来の技術）
ガスタービン用燃焼器にあっては、発電システムにおけ
る熱効率と環境汚染を考慮し、ＮＯｘを低減しつつ燃焼
器出口の燃焼ガス温度を高くすることが要望される。一
方、低ＮＯｘ燃焼の有力な手法の１つとして、触媒燃焼
が従来から提案されているが、触媒の耐熱温度との関係
で高温例えば１３００℃程度の燃焼ガスを低ＮＯｘ性を
維持しつつ得ることは難しい、そこで、触媒燃焼と気相
燃焼とを組合せて、触媒温度を触媒の耐熱温度以下に保
って触媒の劣化を防ぎつつ、燃焼器出口の燃焼ガス温度
を高くすることが考えられている。
る熱効率と環境汚染を考慮し、ＮＯｘを低減しつつ燃焼
器出口の燃焼ガス温度を高くすることが要望される。一
方、低ＮＯｘ燃焼の有力な手法の１つとして、触媒燃焼
が従来から提案されているが、触媒の耐熱温度との関係
で高温例えば１３００℃程度の燃焼ガスを低ＮＯｘ性を
維持しつつ得ることは難しい、そこで、触媒燃焼と気相
燃焼とを組合せて、触媒温度を触媒の耐熱温度以下に保
って触媒の劣化を防ぎつつ、燃焼器出口の燃焼ガス温度
を高くすることが考えられている。
このような燃焼器としては、触媒層の下流に気相燃焼域
を設け、触媒燃焼による高温ガス中に燃料を添加して拡
散燃焼させる方式が特開昭６０−１７５９２５号に提案
されている。この燃焼方式は、第７図に示すように、ノ
ズル１０３から噴射される燃料を予燃焼させて触媒燃焼
に必要な温度まで予熱した燃焼ガスを生成し、それを触
媒１０１で触媒燃焼させる一方、触媒１０１の中を貫通
するパイプ１０２を通して触媒１０１の出口部分に補助
燃料を噴射させて燃料濃度を上げ難燃性の燃料を拡散燃
焼させ、燃焼ガスの温度を高めるものである。
を設け、触媒燃焼による高温ガス中に燃料を添加して拡
散燃焼させる方式が特開昭６０−１７５９２５号に提案
されている。この燃焼方式は、第７図に示すように、ノ
ズル１０３から噴射される燃料を予燃焼させて触媒燃焼
に必要な温度まで予熱した燃焼ガスを生成し、それを触
媒１０１で触媒燃焼させる一方、触媒１０１の中を貫通
するパイプ１０２を通して触媒１０１の出口部分に補助
燃料を噴射させて燃料濃度を上げ難燃性の燃料を拡散燃
焼させ、燃焼ガスの温度を高めるものである。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、燃焼室内の全面を単一の触媒１０１で塞
いでいるため、大型の燃焼器を製作する場合には大型の
触媒を必要とする。ところが、大型の触媒は製作が大変
であると共に熱応力等に対し信頼性が著しく損われる不
利があり、現在工業的に実用化が困難であるとされてい
る。しかも経済的に相当高価なものとなる。
いでいるため、大型の燃焼器を製作する場合には大型の
触媒を必要とする。ところが、大型の触媒は製作が大変
であると共に熱応力等に対し信頼性が著しく損われる不
利があり、現在工業的に実用化が困難であるとされてい
る。しかも経済的に相当高価なものとなる。
また、第７図の燃焼器は、触媒出口の下流において拡散
燃焼させるため、この拡散燃焼によるＮＯｘの増大の影
響を抑えることができず、触媒燃焼温度を低く抑えつつ
燃焼器出口のガス温度を高めようとする場合ＮＯｘ低減
効果が低くなる問題を含んでいる。
燃焼させるため、この拡散燃焼によるＮＯｘの増大の影
響を抑えることができず、触媒燃焼温度を低く抑えつつ
燃焼器出口のガス温度を高めようとする場合ＮＯｘ低減
効果が低くなる問題を含んでいる。
本発明は、既に工業的に実用化された小型触媒を利用し
て信頼性が高く低ＮＯｘのガスタービン用大型燃焼器を
提供することを目的とする。
て信頼性が高く低ＮＯｘのガスタービン用大型燃焼器を
提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段）
かかる目的を達成するため、本発明の触媒燃焼式ガスタ
ービン用燃焼器は、予混合器を内蔵する予混合器セグメ
ントと、触媒を充填しかつその上流側に予混合器を内蔵
した触媒セグメントとを並列に配置して集合させ、その
集合体によって大型燃焼器を形成するようにしている。
ービン用燃焼器は、予混合器を内蔵する予混合器セグメ
ントと、触媒を充填しかつその上流側に予混合器を内蔵
した触媒セグメントとを並列に配置して集合させ、その
集合体によって大型燃焼器を形成するようにしている。
（作用）
したがって、触媒温度、触媒入口流速等を触媒にＲ週な
条件に保ちながら触媒燃焼させる一方、触媒から噴射さ
れる高温燃焼ガスの周りあるいは内側に通常の予混合気
より希薄な予混合気を噴射し、高温ガスを火種として燃
焼が不安定な予混合気を安定に燃焼させ、触媒燃焼と希
薄予混合燃焼の効果によりＮＯｘの発生を抑制する。ま
た、予混合器セグメントから噴射される予混合気の濃度
を調整することにより、燃焼ガスの燃焼器出口温度を触
媒耐熱温度以上の高温に上昇できる。また、触媒は燃焼
器の大きさに関係なく、触媒セグメントの数と大きさに
よって決定され、最適な寸法に小型化できる。
条件に保ちながら触媒燃焼させる一方、触媒から噴射さ
れる高温燃焼ガスの周りあるいは内側に通常の予混合気
より希薄な予混合気を噴射し、高温ガスを火種として燃
焼が不安定な予混合気を安定に燃焼させ、触媒燃焼と希
薄予混合燃焼の効果によりＮＯｘの発生を抑制する。ま
た、予混合器セグメントから噴射される予混合気の濃度
を調整することにより、燃焼ガスの燃焼器出口温度を触
媒耐熱温度以上の高温に上昇できる。また、触媒は燃焼
器の大きさに関係なく、触媒セグメントの数と大きさに
よって決定され、最適な寸法に小型化できる。
また、セグメントの集合体によってバーナが構成されて
いるため、セグメントの交換によって触媒及びその他の
部品の交換を行ない、更にセグメント数の増減によって
大小各種サイズのガスタービンを構成する。
いるため、セグメントの交換によって触媒及びその他の
部品の交換を行ない、更にセグメント数の増減によって
大小各種サイズのガスタービンを構成する。
（実施例）
以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
第１図に本発明の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器の概
略構造を中央縦断面図で示す、この触媒燃焼式カズター
ビン用燃焼器は、予混合器７を内蔵した予混合器セグメ
ント４と、小型の触媒５を充填しかつその上流側に予混
合器６を内蔵した触媒セグメント３とを並列に配置し、
その集合体によって大型のバーナ１を構成するようにし
ている。
略構造を中央縦断面図で示す、この触媒燃焼式カズター
ビン用燃焼器は、予混合器７を内蔵した予混合器セグメ
ント４と、小型の触媒５を充填しかつその上流側に予混
合器６を内蔵した触媒セグメント３とを並列に配置し、
その集合体によって大型のバーナ１を構成するようにし
ている。
燃焼器は、通常ケーシング１１とライナ１２との２１百
Ｍ４造が採られ、ライナ１２とゲージング１１との間に
空気の流路１３が形成されて、ガスタービン側から供給
される圧縮空気Ａをライナ１２の内側の燃焼室２に予混
合器セグメント４と、触媒セグメント３及びライナ冷却
空気孔１４から夫々噴射するように設けられている。ま
た、ライナ１２に二次空気孔が設けられる場合にはそこ
からも空気Ａが噴射される。
Ｍ４造が採られ、ライナ１２とゲージング１１との間に
空気の流路１３が形成されて、ガスタービン側から供給
される圧縮空気Ａをライナ１２の内側の燃焼室２に予混
合器セグメント４と、触媒セグメント３及びライナ冷却
空気孔１４から夫々噴射するように設けられている。ま
た、ライナ１２に二次空気孔が設けられる場合にはそこ
からも空気Ａが噴射される。
前記予混合器セグメント４は内部に予混合器７を設け、
定格運転時に所定の空気比例えば触媒セグメント３内に
供給される予混合気よりも若干濃いが、通常の予混合燃
焼器における予混合気濃度よりは薄い予混合気を燃焼室
内に供給するようにしている。予混合器７は、例えば第
３図（Ａ）に示すようにベンチュリー管１５と燃料噴射
ノズル１０とによって楕成されており、エゼクタ効果に
よってノズル１０周辺の燃焼用空気Ａを吸引し、所定濃
度の予混合気を得るように設けられている。
定格運転時に所定の空気比例えば触媒セグメント３内に
供給される予混合気よりも若干濃いが、通常の予混合燃
焼器における予混合気濃度よりは薄い予混合気を燃焼室
内に供給するようにしている。予混合器７は、例えば第
３図（Ａ）に示すようにベンチュリー管１５と燃料噴射
ノズル１０とによって楕成されており、エゼクタ効果に
よってノズル１０周辺の燃焼用空気Ａを吸引し、所定濃
度の予混合気を得るように設けられている。
また、予混合器セグメント４は、第３図（Ｂ）に示すよ
うに、出口にスワラ１６を設けて予混合気を燃焼室２内
に旋回噴射させるように設け、燃焼室２内において触媒
セグメント３から噴射される燃焼ガスとの拡散混合性を
高めることも可能である。また、第３図（Ｃ）に示すよ
うにセグメント４の出口に点火器１７を設けてガスター
ビン起動時に予混合バーナとして作動させるようにして
も良い。この場合、燃料噴射ノズル１０から噴射される
燃料Ｆは、調整弁（図示省略）等によって、空気圧の低
い起動時および部分負荷時例えば２０％負荷時まではエ
ゼクタ効果によって燃焼用空気Ａが吸引されて火着きが
良く安定して燃焼する適当な空気比の予混合気を得るよ
うに制御されているものの、定格運転時には空気圧が上
昇するためにエゼクタ効果が消失し燃料濃度が低下する
。したがって、起動時には予混合バーナとして機能する
が、定格運転に移行すると自動的に失火してしまい、薄
い予混合気を噴出する。また、予混合バーナは噴射燃料
を調節することによって燃料濃度を下げ、強制的に失火
させることもある。更に、第３図（Ｄ）に示すように、
スロート１８と旋回器１９と点火器１７を有する燃料噴
射ノズル１０とによって、チューブ４の上流側に予混合
バーナ兼混合器２０を構成するようにしても良い、チュ
ーブ４内の下流側には予燃焼室２１が形成され、ガスタ
ービン起動時に予燃焼室２１内で予混合気を燃焼させ、
ガスタービン負荷の上昇と共に増大する燃焼用空気の供
給圧力によって空気比を大きくして自動的にまたは強制
的に失火させ、セグメント下流の燃焼室２に薄い予混合
気を供給するように設けられている。更に、第３図（Ｅ
）に示すように、第３図（Ｄ）の実施例のものの出口に
スワラ−１６を設け、予混合気を旋回させて燃焼室２内
に供給し、触媒セグメント３から噴出される燃焼ガスと
の拡散混合性を高めるようにしても良い。
うに、出口にスワラ１６を設けて予混合気を燃焼室２内
に旋回噴射させるように設け、燃焼室２内において触媒
セグメント３から噴射される燃焼ガスとの拡散混合性を
高めることも可能である。また、第３図（Ｃ）に示すよ
うにセグメント４の出口に点火器１７を設けてガスター
ビン起動時に予混合バーナとして作動させるようにして
も良い。この場合、燃料噴射ノズル１０から噴射される
燃料Ｆは、調整弁（図示省略）等によって、空気圧の低
い起動時および部分負荷時例えば２０％負荷時まではエ
ゼクタ効果によって燃焼用空気Ａが吸引されて火着きが
良く安定して燃焼する適当な空気比の予混合気を得るよ
うに制御されているものの、定格運転時には空気圧が上
昇するためにエゼクタ効果が消失し燃料濃度が低下する
。したがって、起動時には予混合バーナとして機能する
が、定格運転に移行すると自動的に失火してしまい、薄
い予混合気を噴出する。また、予混合バーナは噴射燃料
を調節することによって燃料濃度を下げ、強制的に失火
させることもある。更に、第３図（Ｄ）に示すように、
スロート１８と旋回器１９と点火器１７を有する燃料噴
射ノズル１０とによって、チューブ４の上流側に予混合
バーナ兼混合器２０を構成するようにしても良い、チュ
ーブ４内の下流側には予燃焼室２１が形成され、ガスタ
ービン起動時に予燃焼室２１内で予混合気を燃焼させ、
ガスタービン負荷の上昇と共に増大する燃焼用空気の供
給圧力によって空気比を大きくして自動的にまたは強制
的に失火させ、セグメント下流の燃焼室２に薄い予混合
気を供給するように設けられている。更に、第３図（Ｅ
）に示すように、第３図（Ｄ）の実施例のものの出口に
スワラ−１６を設け、予混合気を旋回させて燃焼室２内
に供給し、触媒セグメント３から噴出される燃焼ガスと
の拡散混合性を高めるようにしても良い。
また、触媒セグメント３は、触媒５を充填しかつその上
流側に予混合器６を備えるようにしている１例えば、触
媒セグメント３は、第２図（Ａ）に示すように、ベンチ
ューリ管２２の最小径部に燃料噴射ノズル９の出口を開
口し、燃焼用空気によって燃料を吸引予混合する予混合
器６をチューブ３の上流側に楕成し、出口に触媒５を充
填して成る。また、第２図（Ｂ）に示すように、触媒５
を加工して触媒５自体の出口側にスワラ−２３を形成し
たり、第２図（Ｃ）に示すように触媒５とは別に触媒５
の下流にスワラ−２４を独立して設けることにより、燃
焼ガスを旋回噴射させるようにしても良い、更に、第２
図（Ｄ）に示すように、触媒５の上流に予混合器６を、
更にその予混合器６の上流に点火器３２を有する拡散バ
ーナ２５を設け、予混合器６と拡散バーナ２５との間に
予燃焼室２６を形成することもある。この場合、予燃焼
室２６には燃料Ｆと平行に一次空気Ａを、また径方向の
二次空気孔２７から二次空気Ａを供給し、燃料Ｆと空気
Ａとを混合しながら燃焼させるようにしている。また、
第２図（Ｅ）に示すように、拡散バーナ２５の周囲に拡
散バーナ２５の噴射軸と斜交するように予混合器２８を
設置するようにしても良い、また、第２図（Ｆ）及び（
Ｇ）に示すように、第２図（Ｄ）、（Ｅ）の拡散バーナ
部２５をスロート３０とスワラ−３１と点火器３２を有
する燃料噴射ノズル９とから成る予混合バーナ兼予混合
器２９に置き換えても良い、更に、第２図（Ｈ）に示す
ように、触媒５と予混合器６との間にスワラ−３３を設
け、混合性を向上させるようにしても良い、また、予混
合器としてはベンチューリー管以外の構造のものでも良
く、例えばエゼクタを利用したものでも可能である。
流側に予混合器６を備えるようにしている１例えば、触
媒セグメント３は、第２図（Ａ）に示すように、ベンチ
ューリ管２２の最小径部に燃料噴射ノズル９の出口を開
口し、燃焼用空気によって燃料を吸引予混合する予混合
器６をチューブ３の上流側に楕成し、出口に触媒５を充
填して成る。また、第２図（Ｂ）に示すように、触媒５
を加工して触媒５自体の出口側にスワラ−２３を形成し
たり、第２図（Ｃ）に示すように触媒５とは別に触媒５
の下流にスワラ−２４を独立して設けることにより、燃
焼ガスを旋回噴射させるようにしても良い、更に、第２
図（Ｄ）に示すように、触媒５の上流に予混合器６を、
更にその予混合器６の上流に点火器３２を有する拡散バ
ーナ２５を設け、予混合器６と拡散バーナ２５との間に
予燃焼室２６を形成することもある。この場合、予燃焼
室２６には燃料Ｆと平行に一次空気Ａを、また径方向の
二次空気孔２７から二次空気Ａを供給し、燃料Ｆと空気
Ａとを混合しながら燃焼させるようにしている。また、
第２図（Ｅ）に示すように、拡散バーナ２５の周囲に拡
散バーナ２５の噴射軸と斜交するように予混合器２８を
設置するようにしても良い、また、第２図（Ｆ）及び（
Ｇ）に示すように、第２図（Ｄ）、（Ｅ）の拡散バーナ
部２５をスロート３０とスワラ−３１と点火器３２を有
する燃料噴射ノズル９とから成る予混合バーナ兼予混合
器２９に置き換えても良い、更に、第２図（Ｈ）に示す
ように、触媒５と予混合器６との間にスワラ−３３を設
け、混合性を向上させるようにしても良い、また、予混
合器としてはベンチューリー管以外の構造のものでも良
く、例えばエゼクタを利用したものでも可能である。
前記予混合器セグメント４及び触媒セグメント３の構成
材料としては、耐熱性材料例えば耐熱合金やセラミック
ス等の使用が好ましく、最も好ましくはセラミックスの
使用である９例えば、各セグメント３．４は全体がセラ
ミックスによって、あるいはセラミックスの内張を耐熱
合金等に施すことによってチューブ状に成形されている
。ここで、セラミックスとしては、例えば炭化ケイ素系
セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、サイアロン
（Ｓｉａｌｏｎ）等の使用が好ましい。
材料としては、耐熱性材料例えば耐熱合金やセラミック
ス等の使用が好ましく、最も好ましくはセラミックスの
使用である９例えば、各セグメント３．４は全体がセラ
ミックスによって、あるいはセラミックスの内張を耐熱
合金等に施すことによってチューブ状に成形されている
。ここで、セラミックスとしては、例えば炭化ケイ素系
セラミックス、窒化ケイ素系セラミックス、サイアロン
（Ｓｉａｌｏｎ）等の使用が好ましい。
また、触媒５としては、多数の貫通孔を有する一体型の
触媒が使用可能であり、ハニカム型、海綿型若しくは繊
維型の一体型母材の表面に活性成分を担持したものが好
ましく、最も好ましくはハニカム型母材の使用である。
触媒が使用可能であり、ハニカム型、海綿型若しくは繊
維型の一体型母材の表面に活性成分を担持したものが好
ましく、最も好ましくはハニカム型母材の使用である。
さらに、触媒５の構成材料としては、耐熱合金あるいは
セラミックス等の母材および貴金属あるいは卑金属酸化
物等の活性成分の使用が好ましい、ここで、耐熱合金と
してはインコネル、ハステロイ、セラミックスとしては
コーディエライト、窒化ケイ素、貴金属としては白金、
パラジウム、卑金属酸化物としてはクロム酸化物、コバ
ルト酸化物等の使用が好ましい、この触媒５は熱応力や
信頼性等を考慮してその大きさが決定されるが、小径で
あることが好ましく、例えば直径１５（２）以下のもの
の使用が好ましい。
セラミックス等の母材および貴金属あるいは卑金属酸化
物等の活性成分の使用が好ましい、ここで、耐熱合金と
してはインコネル、ハステロイ、セラミックスとしては
コーディエライト、窒化ケイ素、貴金属としては白金、
パラジウム、卑金属酸化物としてはクロム酸化物、コバ
ルト酸化物等の使用が好ましい、この触媒５は熱応力や
信頼性等を考慮してその大きさが決定されるが、小径で
あることが好ましく、例えば直径１５（２）以下のもの
の使用が好ましい。
この触媒５は、第６図に示すように、セラミックスで形
成されたスナップリング３４を使用してセグメント３に
固定されている。スナップリング３４は、例えばＣ形す
ングの−ｒｍ＠に触媒５を固定する爪３５を形成して成
り、肉厚を薄く成形することによって着脱時の変形が可
能な程度の弾力性を得る。このスナップリング３４をチ
ューブ３内の触媒５の前後の環状消３６に嵌め込んで触
媒５を固定する。また、スナップリング３４の所々にあ
る程度の肉厚部を形成し、その肉厚部分で触媒５を係止
するように設けることも可能である。
成されたスナップリング３４を使用してセグメント３に
固定されている。スナップリング３４は、例えばＣ形す
ングの−ｒｍ＠に触媒５を固定する爪３５を形成して成
り、肉厚を薄く成形することによって着脱時の変形が可
能な程度の弾力性を得る。このスナップリング３４をチ
ューブ３内の触媒５の前後の環状消３６に嵌め込んで触
媒５を固定する。また、スナップリング３４の所々にあ
る程度の肉厚部を形成し、その肉厚部分で触媒５を係止
するように設けることも可能である。
また、各セグメント３．４は、安定燃焼が得られるよう
に、自由に配置することが可能である。
に、自由に配置することが可能である。
例えば、第４図に例示する如く、予混合器セグメント４
の周囲に触媒セグメント３を環状に配置しなり［（Ａ）
図］、１個の触媒セグメント３の周囲に予混合器セグメ
ント４を環状に配置したり［（Ｂ）図］、複数個の触媒
セグメント３の間に複数個を１組とする複数組の予混合
器セグメント４を配置しなり［（Ｃ）図］、中央に予混
合器セグメント４を配置し、その周囲に触媒セグメント
３を円周状に配置すると共に更にその外側を予混合器セ
グメント４で包囲する［（Ｄ）図］ことが可能である。
の周囲に触媒セグメント３を環状に配置しなり［（Ａ）
図］、１個の触媒セグメント３の周囲に予混合器セグメ
ント４を環状に配置したり［（Ｂ）図］、複数個の触媒
セグメント３の間に複数個を１組とする複数組の予混合
器セグメント４を配置しなり［（Ｃ）図］、中央に予混
合器セグメント４を配置し、その周囲に触媒セグメント
３を円周状に配置すると共に更にその外側を予混合器セ
グメント４で包囲する［（Ｄ）図］ことが可能である。
また、各セグメント３．４の断面形状は第４図（Ｅ）に
示すように円形及び非円形のいずれでも良く、また三次
元的に配置することも可能である９例えば、第５図（Ａ
）に示すように、触媒セグメント３に対し予混合器セグ
メント４が下流側に開口するように異なる平面上に配置
したり、第５図（Ｂ）に示すように、触媒セグメント３
の噴射軸に対し予混合器セグメント４のそれを交差させ
て配置させることも可能である。
示すように円形及び非円形のいずれでも良く、また三次
元的に配置することも可能である９例えば、第５図（Ａ
）に示すように、触媒セグメント３に対し予混合器セグ
メント４が下流側に開口するように異なる平面上に配置
したり、第５図（Ｂ）に示すように、触媒セグメント３
の噴射軸に対し予混合器セグメント４のそれを交差させ
て配置させることも可能である。
以上のように構成した本発明のガスタービン用燃焼器に
よると、ＬＮＧ、ＬＰＧ、石炭ガス化ガス等の低カロリ
ーガスその他のガス燃料及びジーゼル油、メタノール等
の液体燃料を、触媒耐熱温度以下即ち断熱火炎温度８０
０℃〜１３００℃相当分だけ触媒セグメント３に注入し
て触媒燃焼させる一方、予混合器セグメント４に残りの
燃料を注入して予混合気を生成し、それを触媒セグメン
ｔ−３から噴射される高温ガスの周囲に噴射し、高温ガ
スを火種として予混合燃焼させることによって、ガスタ
ービン用燃焼器として必要な燃焼器出口温度例えば１３
００”Ｃの燃焼ガスを得る。
よると、ＬＮＧ、ＬＰＧ、石炭ガス化ガス等の低カロリ
ーガスその他のガス燃料及びジーゼル油、メタノール等
の液体燃料を、触媒耐熱温度以下即ち断熱火炎温度８０
０℃〜１３００℃相当分だけ触媒セグメント３に注入し
て触媒燃焼させる一方、予混合器セグメント４に残りの
燃料を注入して予混合気を生成し、それを触媒セグメン
ｔ−３から噴射される高温ガスの周囲に噴射し、高温ガ
スを火種として予混合燃焼させることによって、ガスタ
ービン用燃焼器として必要な燃焼器出口温度例えば１３
００”Ｃの燃焼ガスを得る。
（発明の効果）
以上の説明より明らかなように、本発明は、予混合器セ
グメントと触媒セグメントとの集合体により大型燃焼器
を構成するようにしているので、燃焼器の大きさに関係
なく触媒を小型化でき、触媒内に生じる応力及び熱応力
が軽減され触媒の横遺体としての信頼性を確保できる。
グメントと触媒セグメントとの集合体により大型燃焼器
を構成するようにしているので、燃焼器の大きさに関係
なく触媒を小型化でき、触媒内に生じる応力及び熱応力
が軽減され触媒の横遺体としての信頼性を確保できる。
また、触媒温度を低く抑えられるために触媒寿命を延ば
して触媒交換頻度を少なくでき、メンテナンス費用を低
減できる。特にセグメントチューブをセラミックスで構
成する場合、セグメントの寿命が延びるため交換頻度を
少なくできる。更に、予混合器セグメントから噴射され
る予混合気の濃度を調整することにより燃焼器出口温度
を触媒耐熱温度以上の任意温度にまで上昇させ得るため
、ガスタービンの発電効率を向上できる。
して触媒交換頻度を少なくでき、メンテナンス費用を低
減できる。特にセグメントチューブをセラミックスで構
成する場合、セグメントの寿命が延びるため交換頻度を
少なくできる。更に、予混合器セグメントから噴射され
る予混合気の濃度を調整することにより燃焼器出口温度
を触媒耐熱温度以上の任意温度にまで上昇させ得るため
、ガスタービンの発電効率を向上できる。
一方、セグメント化によって部品交換が容易になると共
にセグメントの増減によって大小各種サイズのガスター
ビンに容易に対応できる。
にセグメントの増減によって大小各種サイズのガスター
ビンに容易に対応できる。
更に、触媒燃焼とその燃焼ガスを火種とする安定な予混
合燃焼によってＮＯｘの生成を微量に抑えることができ
るので、発電設備の触媒装置が不要または簡素化でき、
ＮＯｘ対策費が大幅に削減できる。
合燃焼によってＮＯｘの生成を微量に抑えることができ
るので、発電設備の触媒装置が不要または簡素化でき、
ＮＯｘ対策費が大幅に削減できる。
第１図は本発明の原理図、第２図（＾）〜（Ｈ）は各々
触媒セグメントの実施例を示す中央縦断面図、第３図（
＾）〜（［）は各々予混合器セグメントの実施例を示す
中央縦断面図、第４図（＾）〜（Ｅ）は各々セグメント
の配置例を示す正面図、第５図（Ａ＞及び（Ｂ）はセグ
メントの配置を三次元的にした実施例のバーナ部分の概
略構造を示す中央縦断面図、第６図（Ａ）は触媒のセグ
メントチューブへの取付は構造の一例を示す中央縦断面
図、第６図ＣＢ）はスナップリングの一例を示す斜視図
である。第７図は従来の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼
器の一例を示す概略構造図である。 ■・・・バーナ部、２・・・燃焼室、 ３・・・触媒セグメント、４・・・予混合器セグメント
、５・・・触媒、６・・・予混合器、７・・・予混合器
、２０・・・予混合バーナ、１７．３２・・・点火器、
２５・・・拡散バーナ、 ２９・・・予混合バーナ兼予混合器、 ３４・・・スナップリング、３６・・・溝。 特許出願人 財団法人 電力中央研究所間 西 電
力 株式会社
触媒セグメントの実施例を示す中央縦断面図、第３図（
＾）〜（［）は各々予混合器セグメントの実施例を示す
中央縦断面図、第４図（＾）〜（Ｅ）は各々セグメント
の配置例を示す正面図、第５図（Ａ＞及び（Ｂ）はセグ
メントの配置を三次元的にした実施例のバーナ部分の概
略構造を示す中央縦断面図、第６図（Ａ）は触媒のセグ
メントチューブへの取付は構造の一例を示す中央縦断面
図、第６図ＣＢ）はスナップリングの一例を示す斜視図
である。第７図は従来の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼
器の一例を示す概略構造図である。 ■・・・バーナ部、２・・・燃焼室、 ３・・・触媒セグメント、４・・・予混合器セグメント
、５・・・触媒、６・・・予混合器、７・・・予混合器
、２０・・・予混合バーナ、１７．３２・・・点火器、
２５・・・拡散バーナ、 ２９・・・予混合バーナ兼予混合器、 ３４・・・スナップリング、３６・・・溝。 特許出願人 財団法人 電力中央研究所間 西 電
力 株式会社
Claims (6)
- （１）予混合器を内蔵する予混合器セグメントと、触媒
を充填しかつその上流側に予混合器を内蔵した触媒セグ
メントとを並列に配置して集合させ、その集合体によっ
て大型燃焼器を形成することを特徴とする触媒燃焼式ガ
スタービン用燃焼器。 - （２）前記チューブをセラミックスで構成することを特
徴とする請求項１記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼
器。 - （３）前記触媒セグメントの予混合器の上流に、点火器
を有する予熱バーナを設けたことを特徴とする請求項１
記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。 - （４）前記予混合器セグメントの予混合器は点火器を有
し、ガスタービン起動時から部分負荷までの間に予混合
バーナとしての機能を有することを特徴とする請求項１
記載の触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。 - （５）前記予混合器セグメントの内部に点火器を設け、
ガスタービン起動時から部分負荷時までの間に当該セグ
メントの内部で予混合気を燃焼させ、ガスタービン負荷
の上昇と共に失火させてセグメント下流に予混合気を供
給する機能を有することを特徴とする請求項１記載の触
媒燃焼式ガスタービン用燃焼器。 - （６）前記触媒は、その前後のセラミックスチューブの
内周面に円周方向の環状の溝を設け、該溝にセラミック
ス製のスナップリングを嵌め込むことによって固定する
ことを特徴とする請求項２記載の触媒燃焼式ガスタービ
ン用燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076431A JP2774557B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076431A JP2774557B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02259331A true JPH02259331A (ja) | 1990-10-22 |
| JP2774557B2 JP2774557B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=13604970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1076431A Expired - Lifetime JP2774557B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 触媒燃焼式ガスタービン用燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774557B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318436A (en) * | 1991-11-14 | 1994-06-07 | United Technologies Corporation | Low NOx combustion piloted by low NOx pilots |
| EP0797051A2 (de) * | 1996-03-20 | 1997-09-24 | Abb Research Ltd. | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
| US6609905B2 (en) | 2001-04-30 | 2003-08-26 | Alstom (Switzerland) Ltd. | Catalytic burner |
| US6625988B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-09-30 | Alstom (Switzerland) Ltd | Premix burner arrangement with catalytic combustion and method for its operation |
| US6638055B2 (en) | 2001-04-30 | 2003-10-28 | Alstom (Switzerland) Ltd | Device for burning a gaseous fuel/oxidant mixture |
| JP2006207996A (ja) * | 2005-01-17 | 2006-08-10 | General Electric Co <Ge> | 燃焼器の多重ベンチュリ管気体燃料噴射器 |
| CN101451718A (zh) * | 2007-12-03 | 2009-06-10 | 通用电气公司 | 催化地稳定的燃气轮机燃烧器 |
| JP2009281688A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃焼装置のバーナおよびこれを備えた燃焼装置 |
| JP2011144972A (ja) * | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| US20120186266A1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | Abdul Rafey Khan | Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method |
| WO2013024783A1 (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | 大陽日酸株式会社 | Ｈ２用バーナおよびｈ２用バーナの燃焼方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102483183B1 (ko) * | 2021-04-13 | 2022-12-29 | 두산에너빌리티 주식회사 | 마이크로 믹서 및 이를 포함하는 연소기 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58108332A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-28 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン用燃焼器 |
| JPS61116221A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-03 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン燃焼器 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1076431A patent/JP2774557B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58108332A (ja) * | 1981-12-21 | 1983-06-28 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン用燃焼器 |
| JPS61116221A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-03 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン燃焼器 |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5318436A (en) * | 1991-11-14 | 1994-06-07 | United Technologies Corporation | Low NOx combustion piloted by low NOx pilots |
| EP0797051A2 (de) * | 1996-03-20 | 1997-09-24 | Abb Research Ltd. | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
| EP0797051A3 (de) * | 1996-03-20 | 1998-05-20 | Abb Research Ltd. | Brenner für einen Wärmeerzeuger |
| US6625988B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-09-30 | Alstom (Switzerland) Ltd | Premix burner arrangement with catalytic combustion and method for its operation |
| US6609905B2 (en) | 2001-04-30 | 2003-08-26 | Alstom (Switzerland) Ltd. | Catalytic burner |
| US6638055B2 (en) | 2001-04-30 | 2003-10-28 | Alstom (Switzerland) Ltd | Device for burning a gaseous fuel/oxidant mixture |
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| CN101451718A (zh) * | 2007-12-03 | 2009-06-10 | 通用电气公司 | 催化地稳定的燃气轮机燃烧器 |
| JP2009281688A (ja) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 燃焼装置のバーナおよびこれを備えた燃焼装置 |
| JP2011144972A (ja) * | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Hitachi Ltd | ガスタービン燃焼器 |
| EP2345847A3 (en) * | 2010-01-13 | 2017-09-20 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Gas turbine combustor |
| US20120186266A1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | Abdul Rafey Khan | Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method |
| US8931283B2 (en) * | 2011-01-21 | 2015-01-13 | General Electric Company | Reformed multi-fuel premixed low emission combustor and related method |
| WO2013024783A1 (ja) * | 2011-08-17 | 2013-02-21 | 大陽日酸株式会社 | Ｈ２用バーナおよびｈ２用バーナの燃焼方法 |
| JPWO2013024783A1 (ja) * | 2011-08-17 | 2015-03-05 | 大陽日酸株式会社 | Ｈ２用バーナおよびｈ２用バーナの燃焼方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2774557B2 (ja) | 1998-07-09 |
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