JPH0350406A - 触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器Info
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- JPH0350406A JPH0350406A JP1184539A JP18453989A JPH0350406A JP H0350406 A JPH0350406 A JP H0350406A JP 1184539 A JP1184539 A JP 1184539A JP 18453989 A JP18453989 A JP 18453989A JP H0350406 A JPH0350406 A JP H0350406A
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- gas
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- pressure
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
- F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
- F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
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】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、ガスタービン燃焼器に係わり、詳しくは、窒
素酸化物（以下、ＮＯ，という）の発生量が少ない触媒
燃焼方式のガスタービン燃焼器の改良に関する。
素酸化物（以下、ＮＯ，という）の発生量が少ない触媒
燃焼方式のガスタービン燃焼器の改良に関する。
（従来の技術）
近年、石油資源等の枯渇化に伴い、種々の代替エネルギ
ーが要求されているが、同時に、エネルギー資源の効果
的使用も要求されている。これらの要求に応えるものの
中に、例えば燃料として天然ガスを使用するガスタービ
ン・スチームタービン複合サイクル発電システム、ある
いは石炭ガス化ガスタービン・スチームタービン複合サ
イクル発電システムがある。これらのガスタービン発電
システムは、化石燃料を使用した従来のスチームタービ
ンによる発電システムに比較してその発電効率が高いの
で、将来その生産量の増加が予想される天然ガスや石炭
ガス等の燃料を有効に電力に変換できる発電システムと
して期待されている。
ーが要求されているが、同時に、エネルギー資源の効果
的使用も要求されている。これらの要求に応えるものの
中に、例えば燃料として天然ガスを使用するガスタービ
ン・スチームタービン複合サイクル発電システム、ある
いは石炭ガス化ガスタービン・スチームタービン複合サ
イクル発電システムがある。これらのガスタービン発電
システムは、化石燃料を使用した従来のスチームタービ
ンによる発電システムに比較してその発電効率が高いの
で、将来その生産量の増加が予想される天然ガスや石炭
ガス等の燃料を有効に電力に変換できる発電システムと
して期待されている。
この種のガスタービン発電システムに使用されているガ
スタービン燃焼器には、複数の空気供給用開口を周側面
に配設される燃焼管（内筒またはライナ）が外筒内部に
具備されており、この燃焼管内で燃料と酸化性気体（一
般には空気、以下空気という）との混合ガスをスパーク
プラグ等を用いて着火し、燃焼を行っている。
スタービン燃焼器には、複数の空気供給用開口を周側面
に配設される燃焼管（内筒またはライナ）が外筒内部に
具備されており、この燃焼管内で燃料と酸化性気体（一
般には空気、以下空気という）との混合ガスをスパーク
プラグ等を用いて着火し、燃焼を行っている。
この種のガスタービン燃焼器における重大な問題点の一
つは、燃料の燃焼時に２０００″Ｃを越えるよう、な高
温部が存在することにより、環境汚染等の原因となるＮ
ＯＸが多量に生成されることにあった。このＮＯｘ発生
量を極めて少なくする方法として、固相触媒を用いた不
均一燃焼方式である触媒燃焼方式をガスタービン燃焼器
に適用する提案がなされている。
つは、燃料の燃焼時に２０００″Ｃを越えるよう、な高
温部が存在することにより、環境汚染等の原因となるＮ
ＯＸが多量に生成されることにあった。このＮＯｘ発生
量を極めて少なくする方法として、固相触媒を用いた不
均一燃焼方式である触媒燃焼方式をガスタービン燃焼器
に適用する提案がなされている。
この従来の提案にかかるガスタービン燃焼器においては
、第４図に示すように、燃料供給口Ｉがらの燃料と、エ
アダクト２がら空気供給口３を介して圧送されてくる空
気Ａ２と、燃焼ガス（空気供給口４からの空気Ａ、十燃
料供給口５からの燃料）との希薄混合ガスを、ハニカム
構造の燃焼用触媒が装填されている触媒６で触媒燃焼さ
せている。
、第４図に示すように、燃料供給口Ｉがらの燃料と、エ
アダクト２がら空気供給口３を介して圧送されてくる空
気Ａ２と、燃焼ガス（空気供給口４からの空気Ａ、十燃
料供給口５からの燃料）との希薄混合ガスを、ハニカム
構造の燃焼用触媒が装填されている触媒６で触媒燃焼さ
せている。
また、この触媒６の下流においては、触媒６がら排出さ
れ未燃燃料を含む燃焼ガスに対し、触媒６の下流に設け
られた燃料供給ロアにより新たに燃料を加えてこの燃焼
ガス中における燃料濃度を高め、触媒６の下流で気相燃
焼を生起させ、この燃焼による燃焼ガスをタービンノズ
ル８からタービン内に噴射させている。なお、９は前記
外筒、１０は前記燃焼管、１１はスワラ−である。
れ未燃燃料を含む燃焼ガスに対し、触媒６の下流に設け
られた燃料供給ロアにより新たに燃料を加えてこの燃焼
ガス中における燃料濃度を高め、触媒６の下流で気相燃
焼を生起させ、この燃焼による燃焼ガスをタービンノズ
ル８からタービン内に噴射させている。なお、９は前記
外筒、１０は前記燃焼管、１１はスワラ−である。
この種の触媒６を具備するガスタービン燃焼器において
は、触媒６が劣化すると、前記触媒燃焼が適切に行われ
ず、未燃ガスが発生することになりかねない、したがっ
て、触媒活性の熱劣化抑制のため、触媒６においては、
高温となる気相燃焼の生起を防止し、比較的低温で行わ
れる触媒燃焼のみを生起できるように、燃料の供給量等
を設定している。しかし、触媒６は８００°Ｃ以上の高
温になることもあって、触媒６の活性を永久に維持する
ことは困難であるため、触媒６は適切な時期に交換され
ることが望ましい。
は、触媒６が劣化すると、前記触媒燃焼が適切に行われ
ず、未燃ガスが発生することになりかねない、したがっ
て、触媒活性の熱劣化抑制のため、触媒６においては、
高温となる気相燃焼の生起を防止し、比較的低温で行わ
れる触媒燃焼のみを生起できるように、燃料の供給量等
を設定している。しかし、触媒６は８００°Ｃ以上の高
温になることもあって、触媒６の活性を永久に維持する
ことは困難であるため、触媒６は適切な時期に交換され
ることが望ましい。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、触媒６の活性劣化の程度は外観から感知
できず、そして感知できないにもかかわらず、ガスター
ビン燃焼器において、触媒活性の劣化の程度を把握する
手段が何ら設けられていない。このため、触媒６の交換
の時期を遅延して、多量の未燃ガスが発生してしまうこ
とになりかねなかった。
できず、そして感知できないにもかかわらず、ガスター
ビン燃焼器において、触媒活性の劣化の程度を把握する
手段が何ら設けられていない。このため、触媒６の交換
の時期を遅延して、多量の未燃ガスが発生してしまうこ
とになりかねなかった。
本発明は、従来のかかる問題を解消し、触媒活性の劣化
の程度を把握できる触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器
を提供することを目的とする。
の程度を把握できる触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器
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および作用）本発明者らは
、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねる中で、触媒へ
流入するガス流速は触媒への流入ガス温度により求め得
るが、このガス流速が同じ際の、触媒の上流側と下流側
との圧力差が、触媒の劣化の程度により変化することを
見出し、本発明を完成するに到った。
、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねる中で、触媒へ
流入するガス流速は触媒への流入ガス温度により求め得
るが、このガス流速が同じ際の、触媒の上流側と下流側
との圧力差が、触媒の劣化の程度により変化することを
見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、内部に触媒が配設されるガスター
ビン燃焼器であって、前記触媒への流入ガス温度を検出
する手段と、前記触媒の上流側と下流側との圧力差を検
出する手段と、１ｒＩ記流入ガス温度および圧力差に基
づいて前記触媒の劣化の程度を求める手段とを具備する
ことを要旨とする。
ビン燃焼器であって、前記触媒への流入ガス温度を検出
する手段と、前記触媒の上流側と下流側との圧力差を検
出する手段と、１ｒＩ記流入ガス温度および圧力差に基
づいて前記触媒の劣化の程度を求める手段とを具備する
ことを要旨とする。
以下、本発明にかかる触媒燃焼方式のガスタービン燃焼
器について第１図に基づいて説明する。
器について第１図に基づいて説明する。
この第１図は、触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器の基
本構成の一例を示す図であり、図中、第３図と同一また
は同等の構成要素には同一の符合を付した。
本構成の一例を示す図であり、図中、第３図と同一また
は同等の構成要素には同一の符合を付した。
このガスタービン燃焼器において、触媒６の上流側には
、燃料供給口１，５、スワラ−１１および燃料供給口５
からの燃料を着火させるときに使用するスパークプラグ
２１が配設されているとともに、燃焼管ＩＯに複数の空
気供給口３．４が形成され、また触媒６の下流側には、
燃料供給ロアが配設されている。
、燃料供給口１，５、スワラ−１１および燃料供給口５
からの燃料を着火させるときに使用するスパークプラグ
２１が配設されているとともに、燃焼管ＩＯに複数の空
気供給口３．４が形成され、また触媒６の下流側には、
燃料供給ロアが配設されている。
前記空気供給口３，４．２０それぞれには、１つのエア
ダクト２がら空気が供給される。そして空気供給口３．
４を介して燃焼管１０内に供給される空気Ａ、、Ａ、の
Ｖは、これら空気供給口３゜４の開口面積Ｓおよびその
位置での燃焼管１０内外の圧力差によって決定される。
ダクト２がら空気が供給される。そして空気供給口３．
４を介して燃焼管１０内に供給される空気Ａ、、Ａ、の
Ｖは、これら空気供給口３゜４の開口面積Ｓおよびその
位置での燃焼管１０内外の圧力差によって決定される。
このガスタービン燃焼器においては、触媒６人口に配設
されて触媒６への流入ガス温度を検出する手段、例えば
熱電対等の温度検出器２３と、触媒６の上流側と下流側
との圧力差を検出する手段である圧力差検出器２７と、
前記流入ガス温度および圧力差に基づいて触媒６の劣化
の程度を求める手段である触媒劣化度算出部２８と、が
具備されている。前記圧力差検出器２７は、例えば触媒
６の上流側および下流側それぞれに配設されて触媒６の
上流側および下流側それぞれの圧力を検出する圧力検出
器２４．２５と、これら圧力検出器２４．２５により検
出された圧力値Ｐ、、Ｐ、から、これらの値の差（Ｐ＋
Ｐｚ）、すなわち、後述する触媒６での圧力損失
ΔＰを求める演算器２６とから構成される。なお、前記
触媒劣化度算出部２８としては、後述する演算を行うも
のであり、この演算はコンピュータ等で自動的に求める
とよいが、人手による計算で求めるようにしてもよい。
されて触媒６への流入ガス温度を検出する手段、例えば
熱電対等の温度検出器２３と、触媒６の上流側と下流側
との圧力差を検出する手段である圧力差検出器２７と、
前記流入ガス温度および圧力差に基づいて触媒６の劣化
の程度を求める手段である触媒劣化度算出部２８と、が
具備されている。前記圧力差検出器２７は、例えば触媒
６の上流側および下流側それぞれに配設されて触媒６の
上流側および下流側それぞれの圧力を検出する圧力検出
器２４．２５と、これら圧力検出器２４．２５により検
出された圧力値Ｐ、、Ｐ、から、これらの値の差（Ｐ＋
Ｐｚ）、すなわち、後述する触媒６での圧力損失
ΔＰを求める演算器２６とから構成される。なお、前記
触媒劣化度算出部２８としては、後述する演算を行うも
のであり、この演算はコンピュータ等で自動的に求める
とよいが、人手による計算で求めるようにしてもよい。
なお、触媒下流側の燃料供給ロアは、触媒６を通過した
ガスにさらに燃料を供給して触媒下流側の気相燃焼をよ
り安定にする機能を有するもので、触媒上流側の混合ガ
ス中の燃料流量と空気流量との比（以下、Ｆ／Ａと略記
する）に応じてその燃料供給量が調節されるように設定
されている。すなわち、温度が１５００〜１６００°Ｃ
以上になるとＮＯｘが急増するため、燃焼温度がこれ以
下になるように調節されている。なお、本発明は、この
ようなガスタービン燃焼器の各構成要素を全て具備せず
、燃料供給口１，７等を具備しない節単な構成のガスタ
ービン燃焼器においても通用されることはいうまでもな
い。
ガスにさらに燃料を供給して触媒下流側の気相燃焼をよ
り安定にする機能を有するもので、触媒上流側の混合ガ
ス中の燃料流量と空気流量との比（以下、Ｆ／Ａと略記
する）に応じてその燃料供給量が調節されるように設定
されている。すなわち、温度が１５００〜１６００°Ｃ
以上になるとＮＯｘが急増するため、燃焼温度がこれ以
下になるように調節されている。なお、本発明は、この
ようなガスタービン燃焼器の各構成要素を全て具備せず
、燃料供給口１，７等を具備しない節単な構成のガスタ
ービン燃焼器においても通用されることはいうまでもな
い。
上述したような構成を有するガスタービン燃焼器におい
て、その始動時には、燃料供給ノズル５および空気供給
口４それぞれから、燃料および空気Ａ、が供給される。
て、その始動時には、燃料供給ノズル５および空気供給
口４それぞれから、燃料および空気Ａ、が供給される。
そして・、この燃料と空気Ａ１との混合による燃焼ガス
がスパークプラグ２１により着火され、スワラ−１１で
保炎され安定化が図られながらある程度まで昇温される
。なお、この燃焼による昇温は、ガスの温度を触媒６の
作用温度まで高めて触媒燃焼を円滑に進行させるために
行うものである。この昇温されたガスに、燃料供給口ｌ
からの燃料および空気供給口３からの空気Ａ２が供給混
合され、この混合による混合ガスが触媒６へ供給され、
触媒燃焼が生起されるものである。なお、スワラ−１１
で保炎されることにより、燃焼の安定化が得られる。
がスパークプラグ２１により着火され、スワラ−１１で
保炎され安定化が図られながらある程度まで昇温される
。なお、この燃焼による昇温は、ガスの温度を触媒６の
作用温度まで高めて触媒燃焼を円滑に進行させるために
行うものである。この昇温されたガスに、燃料供給口ｌ
からの燃料および空気供給口３からの空気Ａ２が供給混
合され、この混合による混合ガスが触媒６へ供給され、
触媒燃焼が生起されるものである。なお、スワラ−１１
で保炎されることにより、燃焼の安定化が得られる。
この触媒燃焼が生起されている際に、触媒６の活性が低
下すると、触媒６の温度が低くなる。この触媒６の温度
低下によりガス温度も低下し、触媒６内を通過するガス
の流速ｕｌＮが低下する。このガスの流速ｕｌＮの低下
により、摩擦による圧力損失の低減つまり触媒６での圧
力［置去ΔＰの低減が起きる。この圧力１員失ΔＰは、
−ｉに次式６式％ で表される（層流および乱流において）。ここで、ｒは
摩擦係数、Ｌは触媒長さ、Ｄはハニカム構造の触媒６の
セル径 ｇＯは重力換算係数である。
下すると、触媒６の温度が低くなる。この触媒６の温度
低下によりガス温度も低下し、触媒６内を通過するガス
の流速ｕｌＮが低下する。このガスの流速ｕｌＮの低下
により、摩擦による圧力損失の低減つまり触媒６での圧
力［置去ΔＰの低減が起きる。この圧力１員失ΔＰは、
−ｉに次式６式％ で表される（層流および乱流において）。ここで、ｒは
摩擦係数、Ｌは触媒長さ、Ｄはハニカム構造の触媒６の
セル径 ｇＯは重力換算係数である。
したがって、触媒６での圧力を置去ΔＰの低下が触媒６
の活性劣化を表すため、圧力損失ΔＰを調べることによ
り、触媒６の活性劣化の程度を把握できる。
の活性劣化を表すため、圧力損失ΔＰを調べることによ
り、触媒６の活性劣化の程度を把握できる。
ところで、圧力損失ΔＰは、上述のように、圧力検出器
２４．２５により検出された圧力値Ｐ１Ｐ２の差（Ｐ＋
Ｐ２）から求められるが、圧力損失へＰはガス流速
ｕｌＮの大きさによって変化するものであるため、ガス
流速ｕｌＮを調べる必要がある。
２４．２５により検出された圧力値Ｐ１Ｐ２の差（Ｐ＋
Ｐ２）から求められるが、圧力損失へＰはガス流速
ｕｌＮの大きさによって変化するものであるため、ガス
流速ｕｌＮを調べる必要がある。
ところが、ガス流速ｕ＋Ｎは触媒６内を通過するガス流
速であるため測定が難しい。また、触媒６を内部に具備
するガスタービン燃焼器の燃焼管１０においては、触媒
６の圧力損失ΔＰが他での圧力ｔｉ失に比べて大きく、
燃焼管１０内の空気配分つまり触媒６へ流入するガス流
速Ｕ。が圧力ｔ１１失ΔＰに依存するという背景がある
。このため、本発明においては、ガス流速ｕｌＮの代わ
りに、前記ガス流速ｕ！Ｎを、触媒６への流入ガス温度
Ｔにより調べるようにしている。
速であるため測定が難しい。また、触媒６を内部に具備
するガスタービン燃焼器の燃焼管１０においては、触媒
６の圧力損失ΔＰが他での圧力ｔｉ失に比べて大きく、
燃焼管１０内の空気配分つまり触媒６へ流入するガス流
速Ｕ。が圧力ｔ１１失ΔＰに依存するという背景がある
。このため、本発明においては、ガス流速ｕｌＮの代わ
りに、前記ガス流速ｕ！Ｎを、触媒６への流入ガス温度
Ｔにより調べるようにしている。
すなわち、ガス流速ｕｉＮは、ガス流ｆｆ１Ａ（本来は
空気供給口から供給される空気流量であるが、ガス中に
おける空気流量に比較して燃料流量が極小さいため、ガ
ス流量とみなせる。）に比例する（ｕｉＮ＝Ａ／ｓ
ただし、Ｓは触媒入口の燃焼管１０（Ｄ断面積）もので
あり、さらにこのガス流量Ａは、燃料流ｉＦが通常制御
されて一定であることから触媒６への流入ガス温度Ｔに
ほぼ反比例（ＴｏＣＦ／Ａ）する、このことから、ガス
温度Ｔを検出し演算を行うことにより、ガス流速ｕＥＭ
を求めることができるものである。
空気供給口から供給される空気流量であるが、ガス中に
おける空気流量に比較して燃料流量が極小さいため、ガ
ス流量とみなせる。）に比例する（ｕｉＮ＝Ａ／ｓ
ただし、Ｓは触媒入口の燃焼管１０（Ｄ断面積）もので
あり、さらにこのガス流量Ａは、燃料流ｉＦが通常制御
されて一定であることから触媒６への流入ガス温度Ｔに
ほぼ反比例（ＴｏＣＦ／Ａ）する、このことから、ガス
温度Ｔを検出し演算を行うことにより、ガス流速ｕＥＭ
を求めることができるものである。
以下、触媒６活性の変化すなわち触媒６の劣化の程度を
知る手順例について、詳しく述べる。
知る手順例について、詳しく述べる。
まず、触媒劣化が生じていない触媒を用い、前記ガス温
度Ｔを検出し、この検出値Ｔから前記ガス流、ＩＡを求
め、さらにこのガス流量Ａからガス流１ｕＥＮを求める
。実際は熱損失があり、この熱損失はガスタービス燃焼
器の構造、サイズ等によって異なるため、予め実験で熱
損失の大きさを確認し、より正確なガス流速ｕｔＮを求
めるとよい。
度Ｔを検出し、この検出値Ｔから前記ガス流、ＩＡを求
め、さらにこのガス流量Ａからガス流１ｕＥＮを求める
。実際は熱損失があり、この熱損失はガスタービス燃焼
器の構造、サイズ等によって異なるため、予め実験で熱
損失の大きさを確認し、より正確なガス流速ｕｔＮを求
めるとよい。
そして、前記ガス温度Ｔの検出とともに、圧力検出器２
４．２５により圧力Ｐ、、Ｐ、の検出を行い、圧力損失
ΔＰを求める（ＰＩ Ｐｔ ） 、これらの測定お
よび演算により、第２図に示すように、Ｆ／Ａをパラメ
ータとした圧力損失百分率ΔＰ／Ｐ、と流速ｕＥＮとの
関係を表す図を得る。なおここで、Ｐｏは燃焼器ｌＯ人
口圧力であり、燃焼条件により変化しない値をとる。
４．２５により圧力Ｐ、、Ｐ、の検出を行い、圧力損失
ΔＰを求める（ＰＩ Ｐｔ ） 、これらの測定お
よび演算により、第２図に示すように、Ｆ／Ａをパラメ
ータとした圧力損失百分率ΔＰ／Ｐ、と流速ｕＥＮとの
関係を表す図を得る。なおここで、Ｐｏは燃焼器ｌＯ人
口圧力であり、燃焼条件により変化しない値をとる。
この関係図は、触媒劣化が生じていない際の基準となる
関係を表すものであり、この関係図を予め求めておき、
ガス流速ｕＥＮおよびＦ／Ａが同じときの圧力損失ΔＰ
の変化を関係図で確認することにより、触媒６の劣化の
程度を把握できる。
関係を表すものであり、この関係図を予め求めておき、
ガス流速ｕＥＮおよびＦ／Ａが同じときの圧力損失ΔＰ
の変化を関係図で確認することにより、触媒６の劣化の
程度を把握できる。
なお、触媒６へ流入するガス温度Ｔの設定は、燃料、触
媒等の種類によって異なるが、最高でも５００℃程度で
ある。したがって、温度検出器２３としては、特殊な検
出器を使用する必要がなく、例えば熱電対で充分に信顛
して使用できる。ここで、前記ガス温度Ｔをより正確に
検出するためには、触媒６人ロ断面での平均値を知るこ
とが好ましいことから、温度検出器２２の数は多い方が
望ましい。
媒等の種類によって異なるが、最高でも５００℃程度で
ある。したがって、温度検出器２３としては、特殊な検
出器を使用する必要がなく、例えば熱電対で充分に信顛
して使用できる。ここで、前記ガス温度Ｔをより正確に
検出するためには、触媒６人ロ断面での平均値を知るこ
とが好ましいことから、温度検出器２２の数は多い方が
望ましい。
（実施例）
第３図に示すようなガスタービン燃焼器を試作した。こ
の図において、第１図と同一または同等の構成要素には
同一の符合を付して示した。なお、触媒６下流に配設さ
れた空気供給口２ｏは、燃焼ガスに空気を供給し、ガス
タービン燃焼器出口ガス温度を所定の温度に調整するた
めのものであり、前記供給する空気量はこの空気供給口
２゜に配設される電磁弁２８の開度コントロールにより
行われるものである。また、スパークプラグ２２は、触
媒６下流の気相燃焼を生起させる際に使用するものであ
るが、用いる燃料等によっては必ずしも必要でない。
の図において、第１図と同一または同等の構成要素には
同一の符合を付して示した。なお、触媒６下流に配設さ
れた空気供給口２ｏは、燃焼ガスに空気を供給し、ガス
タービン燃焼器出口ガス温度を所定の温度に調整するた
めのものであり、前記供給する空気量はこの空気供給口
２゜に配設される電磁弁２８の開度コントロールにより
行われるものである。また、スパークプラグ２２は、触
媒６下流の気相燃焼を生起させる際に使用するものであ
るが、用いる燃料等によっては必ずしも必要でない。
このガスタービン燃焼器において、触媒６としては、長
さ９０ｍ、直径１００■のセラミックス裂担体に、貴金
属が担持されたノじカム構造のものを使用した。また、
温度検出器２２としては、直径３．２圓のにタイプシー
ス熱電対を触媒６人口面に７本配置し、これらの熱電対
それぞれから得られる検出温度の平均値を触媒６人ロガ
ス温度Ｔとした。圧力検出５２４．２５としては、水冷
式の圧カブロープを用いた。試験圧力つまり図示しない
エアダクトからの空気圧は大気圧とし、燃料はメタン、
触媒６人口ガス流速は３０ｍ八とした。
さ９０ｍ、直径１００■のセラミックス裂担体に、貴金
属が担持されたノじカム構造のものを使用した。また、
温度検出器２２としては、直径３．２圓のにタイプシー
ス熱電対を触媒６人口面に７本配置し、これらの熱電対
それぞれから得られる検出温度の平均値を触媒６人ロガ
ス温度Ｔとした。圧力検出５２４．２５としては、水冷
式の圧カブロープを用いた。試験圧力つまり図示しない
エアダクトからの空気圧は大気圧とし、燃料はメタン、
触媒６人口ガス流速は３０ｍ八とした。
さらに、安定した触媒燃焼が得られる触媒６人口におけ
るガス温度範囲を実験で予め確認して４５０℃に設定す
るとともに、そのときの触媒６人口のＦ／Ａが０．０３
となるように設定した。
るガス温度範囲を実験で予め確認して４５０℃に設定す
るとともに、そのときの触媒６人口のＦ／Ａが０．０３
となるように設定した。
この条件において、以下述べる試験を行った。
すなわち、ガスタービン燃焼器において触媒活性の劣化
が生じていない触媒と、電気炉で１３００°Ｃの温度に
加熱し強制劣化させた触媒を用い、燃焼管ＩＯ内で燃焼
を生起し、それぞれの場合の触媒６での圧力損失ΔＰを
測定した。
が生じていない触媒と、電気炉で１３００°Ｃの温度に
加熱し強制劣化させた触媒を用い、燃焼管ＩＯ内で燃焼
を生起し、それぞれの場合の触媒６での圧力損失ΔＰを
測定した。
その結果、触媒活性の劣化がない触媒を用いた場合は、
第２図に白丸Ａで示すように、前記圧力損失百分率が１
０％程度であったのに対し、活性が劣化した触媒では同
じガス流速ｕｔｙ、Ｆ／Ａで６％程度であった。このよ
うに、触媒６での圧力損失（百分率）に大きな差がある
ことから、本発明により触媒活性の劣化程度を把握でき
ることが確認された。なお、活性の劣化がない触媒を用
いた場合の排ガスの未燃燃料は５０ｐｐ−以下、活性が
劣化した触媒を用いた場合の排ガスの未燃燃料は５ｏｏ
ｐｐ−以上であった。
第２図に白丸Ａで示すように、前記圧力損失百分率が１
０％程度であったのに対し、活性が劣化した触媒では同
じガス流速ｕｔｙ、Ｆ／Ａで６％程度であった。このよ
うに、触媒６での圧力損失（百分率）に大きな差がある
ことから、本発明により触媒活性の劣化程度を把握でき
ることが確認された。なお、活性の劣化がない触媒を用
いた場合の排ガスの未燃燃料は５０ｐｐ−以下、活性が
劣化した触媒を用いた場合の排ガスの未燃燃料は５ｏｏ
ｐｐ−以上であった。
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる触媒燃
焼方式のガスタービン燃焼器においては、触媒への流入
ガス温度および触媒の上流側と下流側との圧力差を検出
しており、活性が劣化していない触媒の圧力差と前記検
出した圧力差とを、前記検出した触媒人口ガス温度を用
い燃料流量が一定に制御されているものとして求められ
るガス流量の値およびこのガス流量の値から求められる
ガス流速が同等のもの同士で比較することにより、触媒
活性の劣化の程度を把握できる。このため、得られた劣
化の程度に基づいて適切な時期に触媒交換を行って常に
良好な性能の触媒を用いることができ、ＮＯ，や未燃燃
料等の排出量を極めて小さく抑え、安定した高い燃焼効
率を達成し得る。
焼方式のガスタービン燃焼器においては、触媒への流入
ガス温度および触媒の上流側と下流側との圧力差を検出
しており、活性が劣化していない触媒の圧力差と前記検
出した圧力差とを、前記検出した触媒人口ガス温度を用
い燃料流量が一定に制御されているものとして求められ
るガス流量の値およびこのガス流量の値から求められる
ガス流速が同等のもの同士で比較することにより、触媒
活性の劣化の程度を把握できる。このため、得られた劣
化の程度に基づいて適切な時期に触媒交換を行って常に
良好な性能の触媒を用いることができ、ＮＯ，や未燃燃
料等の排出量を極めて小さく抑え、安定した高い燃焼効
率を達成し得る。
したがって、その工業的価値は極めて大きい。
第１図は本発明にかかるガスタービン燃焼器の基本構成
の一例を示す概略図、第２図は活性が劣化していない触
媒におけるＦ／Ａをパラメータとしたガス流速と圧力１
員失百分率との関係を示す図、第３図は本発明の一実施
例にかかるガスタービン燃焼器の構造を示す概念図、第
４図は従来例にかかわるガスタービン燃焼器の側断面説
明図である。 １．５．７・・・燃料供給口 ３．４．２０・・・空気供給口 ６・・・触媒２３・
・・温度検出器 ２４．２５・・・圧力検出器 ２６・・・圧力差検出
器２８・・・触媒劣化度算出部
の一例を示す概略図、第２図は活性が劣化していない触
媒におけるＦ／Ａをパラメータとしたガス流速と圧力１
員失百分率との関係を示す図、第３図は本発明の一実施
例にかかるガスタービン燃焼器の構造を示す概念図、第
４図は従来例にかかわるガスタービン燃焼器の側断面説
明図である。 １．５．７・・・燃料供給口 ３．４．２０・・・空気供給口 ６・・・触媒２３・
・・温度検出器 ２４．２５・・・圧力検出器 ２６・・・圧力差検出
器２８・・・触媒劣化度算出部
Claims (1)
- （１）内部に触媒が配設されるガスタービン燃焼器であ
って、 前記触媒への流入ガス温度を検出する手段と、前記触媒
の上流側と下流側との圧力差を検出する手段と、前記流
入ガス温度および圧力差に基づいて前記触媒の劣化の程
度を求める手段と、を具備することを特徴とする触媒燃
焼方式のガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184539A JPH076631B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184539A JPH076631B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0350406A true JPH0350406A (ja) | 1991-03-05 |
| JPH076631B2 JPH076631B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=16154975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184539A Expired - Fee Related JPH076631B2 (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | 触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH076631B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103047073A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 福特环球技术公司 | 电热塞加热器控制 |
| US9175661B2 (en) | 2011-10-11 | 2015-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Glow plug heater control |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2013099916A1 (ja) * | 2011-12-28 | 2015-05-07 | 川崎重工業株式会社 | 流速分布均一化装置 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184539A patent/JPH076631B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103047073A (zh) * | 2011-10-11 | 2013-04-17 | 福特环球技术公司 | 电热塞加热器控制 |
| US9175661B2 (en) | 2011-10-11 | 2015-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Glow plug heater control |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH076631B2 (ja) | 1995-01-30 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |