JPH0415410A

JPH0415410A - 触媒燃焼器

Info

Publication number: JPH0415410A
Application number: JP11911090A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ozawa; 靖小沢; Noboru Hisamatsu; 暢久松; Hiroshi Ishikawa; 浩石川; Toru Yamanaka; 亨山中; Mikito Saiga; 雑賀　幹人; Masahiro Okahata; 岡畑　征弘
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1992-01-20
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JP2866440B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃焼器に関する。更に詳述すると、本発明は
触媒燃焼と予混合燃焼とを併用した触媒燃焼器に関する
。

（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ている
。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’Ｃ程度の燃焼ガスを低ＮＯ
ｘ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ａ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
散燃焼させる方式か特開昭６０−１７５９２５号に提案
されている。この燃焼方式は、第１０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。

まな、第１１図に示すように、触媒燃焼をパイロット燃
焼とし、このパイロット燃焼部２０１から供給される高
温ガスを着火源として予混合器２０２から噴射される予
混合気を予混合燃焼させる構造のものもある（実開昭６
２−８１８６５号）。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、第１０図の燃焼器は、触媒出口の下流に
おいて拡散燃焼させるなめ、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。

また、第１１図の燃焼器の場合、触媒燃焼ガスを燃料の
希薄な予混合気の着火源とするため触媒燃焼部２０１で
十分な温度と熱量を得ることが必要であり触媒若しくは
その活性を破壊する虞がある。

また、パイロット燃焼部及びメインの予混合燃焼部に供
給される空気量を適正に制御する機構がなく、通常でも
非常に困難な予混合燃焼を触媒燃焼とバランス良く安定
燃焼させることはできない。

即ち、この従来の触媒燃焼器は単に触媒燃焼を予混合燃
焼の着火源としたのみで予混合燃焼開始後についての配
慮が一切なされておらず、低ＮＯｘ燃焼と安定燃焼を同
時に実現させることが難しい。

本発明は、低ＮＯｘで安定燃焼を実現できる触媒燃焼器
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、本発明の触媒燃焼器は、予
混合部と、触媒燃焼部とを並列に配置すると共にそれら
の下流に予混合燃焼部を形成し、触媒燃焼部からの燃焼
ガスを保炎源として予混合燃焼させるようにしている。

また、本発明の触媒燃焼器は、触媒燃焼部では完全燃焼
させず、予混合燃焼の維持に最低限必要な熱エネルギー
のみを供給させるようにしている。

また、本発明の触媒燃焼器は、触媒燃焼部と予混合気供
給部との少なくとも一方に各々に供給される空気量を変
更する弁機構を設け、前記触媒燃焼部の燃焼時の圧力損
失の変動に対応させて前記弁ｉ構を制御し、空気分配比
を変動させるようにしている。

また、本発明の触媒燃焼器は、空気配分を変更する弁の
開度調整ｉ構と、触媒燃焼部温度の検出部と、燃焼器出
口ガス温度検出部とを設け、上記弁の開度及び上記各部
の温度に対応して触媒燃焼部及び予混合燃焼部への燃料
量を調節するようにしている。

また、本発明の触媒燃焼器は、前記予混合燃焼部をセラ
ミックスで包囲するようにしている。

（作用）したがって、触媒燃焼部から噴射される触媒燃焼ガスの
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、保炎源としての触媒燃焼ガスと燃焼が不安定
な予混合気とを混合して安定な希薄予混合燃焼を形成す
る。この希薄予混合燃焼及び不完全な触媒燃焼は比較的
低温となり、サーマルＮＯｘの発生を抑制する。また、
触媒燃焼部から予混合燃焼部に噴射される未燃燃料を含
む燃焼ガスと予混合気との混合による希薄予混合燃焼に
よって、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。

第１図に本発明の触媒燃焼器をガスターピン用燃焼器に
適用した実施例の原理図を示す。この触媒燃焼式ガスタ
ーピン用燃焼器は、予混合気供給部４と、触媒燃焼部３
とを並列に配置して成るバーナ部１と、それらの下流に
形成された予混合燃焼部２とから主に成り、触媒燃焼部
３がらの触媒燃焼ガス５を保炎源として予混合気供給部
４がらの予混合気を希薄予混合燃焼さぜるようにしてい
る。

燃焼器は、通常ケーシング１０とライナ１−１との２重
筒横遣が採られ、ライナ１１とケーシング１０との間に
形成された空気流路１２にガスタービン側から供給され
る圧縮空気を導入して、予混合気供給部４と触媒燃焼部
３の集合から成るバーナ部１と、ライナ１１の冷却空気
孔１３及びバイパス通路１４を経てライナ１１−の内側
の予混合燃焼部２に供給するように設けられている。

通常ガスタービン燃焼器に供給される空気はガスタービ
ンと連動する圧縮器（図示省略）より供給され、その一
部をライナ冷却空気に使用しながら燃焼用、希釈用空気
としてライナ１１内の予混合燃焼部２に導入される。こ
れらの空気の制御としては起動時に使用されるブリード
弁（図示省略）、圧縮器から供給される圧縮空気全体の
流量を調整するインレットカイト弁７、燃焼用と希釈用
空気の割合を変化させて部分負荷での燃焼性を良くする
ためのバイパス弁８が使用される。本実施例においては
、それらの通常の制御弁７，８に加えて、例えば図に示
すような燃焼用空気分配弁９を用いて燃焼用空気を更に
触媒燃焼用空気と予混合燃焼用空気に分配するように設
けられている。燃焼用空気分配弁９は予混合気供給部４
と触媒燃焼部３の少なくとも一方に設置されておれは足
り、いずれか一方の空気流路の開口面積を変化させるこ
とによって予混合気供給部４と触媒燃焼部３の空気分配
比を変更させるものである。この弁ｌｌｌ楕としでは特
に限定されるものではなく、例えば電磁バルブや、いず
れか一方が回転可能な二重管の周面に夫々空気孔を設け
てこれら空気孔の重なり合いによって実質的な空気孔の
開口面積を変化させるようなものでも良い。一方、燃料
は各々独立に制御されることが望ましい。この燃焼用空
気分配弁９の作動により予混合燃焼を安定に行ない、し
かも触媒燃焼部３では完全燃焼させず予混合燃焼部２で
均一でＮＯｘ発生の少ない燃焼条件となる空気、燃料制
御が可能となる。

空気及び燃料の制御は、定格負荷時の触媒燃焼部３の出
口温度と燃焼器の出口ガス温度をそれぞれ所定温度に保
ち、しかも触媒燃焼部３では完全燃焼させず定まった範
囲（例えば触媒燃焼部への供給燃料の５〜５０Ｖｏ１％
）の未燃分を予混合燃焼域に供給するように、触媒仕様
に合わせた流量、流速に制御することによって達成され
る。それによって、予混合燃焼域では安定かつＮＯｘ発
生の極めて少ない燃焼が可能となる。例えばインレット
ガイド弁７及び／又はバイパス弁８及び／又は燃焼用空
気分配弁９の開度の調整による触媒燃焼部３への空気配
分の調整後、第１の温度検出部１６によって触媒燃焼部
３の温度が触媒耐熱温度以下（通常８００〜１３００’
Ｃ）になるよう触媒燃焼部３への燃料量を制御する。更
に、触媒燃焼部３への空気配分及び触奴燃焼部温度を基
に触媒燃焼部３で発生するエネルギーが予混合燃焼部２
の保炎に最低限必要なエネルギー（例えば燃焼器全体の
発熱量の１／２０以上）を確保し、がっ第２の温度検出
部１７によって測定される燃焼器出口ガス温度が所定温
度（通常１０００〜１５００℃）となるように、インレ
ットガイド弁７及び／又はバイパス弁８及び／又は燃焼
用空気分配弁９の開度及び予混合燃焼部２への燃料量を
制御する。以上の一連の操作により安定な予混合燃焼と
触媒層の保護が可能となる。

前記予混合気供給部４は好ましくはチューブセグメント
に構成されており、第２図（Ａ）に示すように、バーナ
部１の中央に配置された触！燃焼部３の周囲に必要数た
け配置されている。この子混合気供給部４は、定格運転
時に所定の空気比例えばＮＯｘが多量に発生する火炎温
度（例えば５００℃）を越える予混合気濃度より薄い予
混合気をライナ１１で構成された予混合燃焼部２に供給
するように設けられている。

また、予混合燃焼部２はセラミックスによって包囲し、
冷却の必要性がほとんどない高温壁の存在によって、気
相燃焼が起き難い状態の予混合燃焼部２の熱ロスを小さ
く抑えて均一かつ完全燃焼させるように設けられている
。例えば、図のように金属ｆｔＪ１１　ａを構造材とし
、内壁１１ｂをセラミックスとすることで、より温度が
均一で安定性のある燃焼器を得ることができる。この場
合、セラミックスはタイルのようなものでも、繊維状の
ものでも良い。また、ライナ全体をセラミックスで成形
することも可能である。

また、触媒燃焼部３は好ましくはチューブセグメントに
触媒１８を充填して成り、その上流側に予混合器３０を
備えるようにしている。予混合器３０としては特に限定
されるものではないが、例えば圧縮空気を流入させる空
気供給管内にベンチュリー管を配置してその中に燃料ノ
ズル９を開口し、燃焼用空気によって燃料を引き出して
予混合するような構成でも良い６また、予混合気は通常圧縮空気そのものの熱で触奴燃焼
に十分な温度を有しているが、温度が不足しているとき
にはタービン排ガスとの熱交換や他の熱源の導入によっ
て補うことも可能である。

尚、この触媒燃焼部３に供給される燃料と予混合気供給
部４に供給される燃料とは同じである必要はなく、仕様
に応じて適宜選択することが可能である。

更に他の実施例を示す第２図においてバーナ部の構造に
ついて詳述する。この実施例の触媒燃焼式ガスタービン
用燃焼器は、予混合気供給部４と、セラミックチューブ
１９に触媒１８を充填しかつその上流側に予混合器３０
を配置した触媒燃焼部３とを並列に配置してその集合体
によってバーナ部１を構成するようにしている。

予混合気供給部４は、例えばゲージング１０内に開口さ
れる空気供給管２０と燃料ノズル２１とによって構成さ
れており、開口面積比に従って分配される圧縮空気及び
燃料ノズル２１から噴出した燃料により所定濃度の予混
合気を得るように設けられている。また、予混合気供給
部４を構成する空気供給管２０の出口にはスワラ２２が
設置されており、予混合気を触媒燃焼ガス５の流れに向
けて噴射させ、触媒燃焼ガス５とある程度拡散混合する
ように設けられている。

触媒燃焼部３は、触ｔＪｉ、１８とバッフルプレート４
０を内蔵したセラミックス製触媒筒１９と、空気供給管
３１と燃料ノズル３２によって構成される予混合器３０
とから成る。予混合器３０は、空気の流れ方向に緩やか
に外径を増しかつその外形部に空気の流れ方向に平行な
谷部３３を一定間隔置きに設けて山部３４と谷部３３を
交互に形成した花弁状の燃料ノズル３２と、それを囲繞
する空気供給管３１とにより構成され、谷部３３を流れ
る空気が山部３４の下流に形成される負圧部に流入する
ことによって空気と燃料とを混合するようにしている。

燃料ノズル３２の燃料噴射口３５は空りの流れと交差す
る山部３４の壁面３６に開口され、空気の流れと同方向
に噴射される。尚、符号３７は覗き孔用のパイプである
。

触！１８の下流即ち触媒燃焼部３の出口にはバッフルプ
レート４０が設けられている。このバッフルプレート４
０は、ガス流の中央部の流れを遮る中央バッフル部４１
と、その周辺において前記流れを分割する半径方向の複
数の補助バッフル部４２ａ、　４２ｂ、　４２ｃ、　４
２ｄとから成り、補助バッフル部４２ａ、　４２ｂ、　
４２ｃ、　４２ｄで分割された流れの各流動方向が前記
流れの軸に対して捩れかつ中央バッフル部４１の下流の
負圧部４３に向かうように構成されている。例えば、第
５図（Ａ）に示すように、触媒燃焼ガスの中央部の流れ
を塞ぐ中央バッフル部４１から径方向に４個の補助バッ
フル部４２ａ、　４２ｂ、　４２ｃ、４２ｄが突出して
十字型を成すように構成されている。そして、各補助バ
ッフル部４２ａ、　４２ｂ、　４２ｃ、　４２ｄの一側
の根元の一部が切欠かれて先端より根元に向かうに従っ
て大きくなる切欠き４４が設けられ、各補助バッフル部
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ　ノ間で分割された流
れの各流動方向か前記流れの軸に対して捩れかつ中央バ
ッフル部４１の下流の負圧部４３に向かうように構成さ
れている。

また、第５図（Ｂ）に示すように、燃焼器の中央に予混
合気供給部４を配置し、その周辺に触媒燃焼部３を環状
に配置する場合には、環状触ｊＸ３の内側部分を遮蔽す
るリング状のバッフルプレート４５を採用する。このバ
ッフルプレート４５は、外径側に一定間隔置きに径方向
に突出する突起４６を設けた対称形状を成す。このバッ
フルプレート４５によると、予混合気供給部４から噴出
した予混合気がバッフルプレート背部の負圧の影響を受
けて外側に向かって広がるため、バッフルプレート４５
の背後に回り込んなときにも予混合気同士の流れの衝突
による混合の阻害か起こらない。

前記予混合供給部４及び触媒燃焼部３を構成するセグメ
ントチューブ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。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１８としては、多数の貫通孔を有する一体型
の触媒か使用可能であり、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か
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１８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
てはコーチイエライト、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１８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１５ＣＩ１１以
下のものの使用が好ましい。

また、触媒燃焼部３及び予混合気供給部４は、安定燃焼
か得られるように、自由に配置することが可能である。

例えば、第２図（Ａ）、（Ｂ）に例示する如く、予混合
気供給部４の周囲に触媒燃焼部３を環状に配置したり、
１個の触媒燃焼部３の周囲に予混合気供給部４を環状に
配置したりすることができる。また、触媒燃焼部３に対
し予混合気供給部４が僅かに下流側に位置させたり、触
媒燃焼部３の噴射軸に対し予混合気供給部４のそれを交
差させて配置させることも可能である６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並び
に燃焼用空気を、予混合燃焼部２の保炎に最低限必要な
未燃燃料を確保しつつ完全燃焼しない量だけ、例えば１
０００℃以下の触媒燃焼ガスを得るだけの燃料と空気と
を触媒燃焼部３に供給して触媒燃焼させる一方、予混合
気供給部４に残りの燃料と空気を供給して希薄予混合気
を生成し、それを触媒燃焼部３から噴射される触媒燃焼
ガスの周囲に噴射し、保炎源としての触媒燃焼ガス５と
予混合気６とを混合して安定な希薄予混合燃焼を形成す
ることによって、ＮＯｘの発生を抑制すると共にガスタ
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℃の燃焼ガスを得る。

以下第２図に示す触媒燃焼式ガスターピン用燃焼器につ
いて実施した燃焼試験を説明する。

本試験は、コージェライト製正方セルハニカム型担体に
、アルミナ系活性担体を担持し、さらに白金系活性成分
を担持した触媒１８を使用した。

該触ｆＪＡ１８は、直径１００＋＋＋ｍ、長さ２５間、
セルピッチ１．５市の大きさで、これを３段使用し、入
口側に低温活性の高い触媒、出口側に高温安定性の高い
触媒を配置して行った。

空気及び燃料はそれぞれ流量制御可能な２系絖から燃焼
器に供給した。空気加熱は電気ヒータによる加熱及び燃
焼ガスとの熱交換によって行なった。

そして、所定温度に予熱した空気を燃焼器に供給した後
、触媒燃焼部３に燃料を供給して触媒燃焼を開始し、触
媒層出口温度を約１ｏｏｏ’ｃに保持しな。次に予混合
気供給部（予混合燃焼用）４に燃料を供給して複合燃焼
を開始し、各部温度、圧力、燃焼ガス性状を測定した。

燃料及び空気流量はオリフィス流量計で、各部温度はに
型またはＲ型熱電対で測定した。また、燃焼ガス中のＮ
Ｏｘは化学発光法、ＣＯ及びＣＯ２は非分散赤外線吸収
法、ｏ２は磁気圧力式コンデンサマイクロフォン法、全
炭化水素は水素炎イオン化法をそれぞれ用いた連続分析
装置によって測定した。

燃料としてはＬＰＧを使用し、第１表に示す条件を基準
として大気圧下で試験を実施しな。

（以下余白）第１表圧　　　　　　力入口空気温度（触媒燃焼用）（予混合燃焼用）燃焼出口ガス温度燃焼負荷率　　Ｌｂ＝２．７ｘ　１０７触奴層出ロ温度燃　　　　　　料Ｐ＝大気圧Ｔａｏ＝３００℃ Ｔａ５＝２２０℃ Ｔｌ）＝１３００℃ ｋｃａｌ／ｎ＋’　−ｈ　−ａｔａＴｏ＝９７０℃ 工業用ＬＰＧ　（２種１号）燃焼試験結果燃焼”出口ガス温度の影響燃焼器出口ガス温度の燃焼ガス性状及び燃焼効率に与え
る影響を検討するために、触媒燃焼部３の燃焼条件を一
定に保ち、予混合気供給部（予混合燃焼用）４への燃料
流量を変化させた結果を第４図に示す。ここで、燃焼器
出口ガス温度は熱電対による実測値を用いた。尚、この
実測値は熱放散等による影響により、断熱火炎温度より
５０〜７０℃低い値を示した。

ＮＯｘ濃度は燃焼器出口ガス温度の上昇と共に増加した
が、１３００℃においても１ｏｐｐｎ＋（０２１６％換
算　５１１１１１１＞以下の低ＮＯｘ燃焼が達成された
。

ＣＯ濃度は燃焼器内温度分布０℃の範囲で数１１１）ｌ以下となり、未燃炭化水素も
検出されなかったことから、燃焼効率はほぼ１００％と
なった。

燃焼器出口温度約１１００℃以下では燃焼は不安定とな
り、失火に至った。

以上の結果より、触媒燃焼と予混合燃焼の複合燃焼化に
よって、燃焼器出口ガス温度１１５０℃以上で安定燃焼
が可能となり、かつＮＯｘ生成も微量であることが明ら
かとなった。

漿荒Ｊ」口１が靴！燃焼負荷率の影響を検討するために、触媒燃焼部３の燃
焼条件及び燃焼器出口ガス温度を一定に保ち、予混合気
供給部（予混合燃焼用）４からの予混合気供給量を変化
させた結果を第５図に示す。

ＮＯｘ濃度は燃焼負荷率１．９〜３．３　ｘ１０７ｋｃ
ａｌ／１３　・ｈ−ａｔａの範囲では燃焼負荷率の上昇
と共に減少し、３．３〜４．１　ｘ１０７ｋｃａｌ／ｍ
’　−ｈａｔａの範囲でほぼ一定の１０ｐｐｍ　　（０
２１６％換算　５ｐｐｎ）程度となった。ＮＯｘ生成が
燃焼負荷率に若干影響を受けた原因としては、燃焼器内
温度分布の変化及び滞留時間の変化等が考えられる。　
ＣＯ濃度は１０ρｐ程度となり、未燃炭化水素も検出さ
れず、燃焼効率はほぼ１００％となった。　以上の結果
より、燃焼負荷率１．９〜４．１×１０７ｋｃａｌ／ｒ
ｎ’　・ｈ　−ａｔａの広い負荷範囲に渡った低ＮＯｘ
かつ安定な燃焼が可能であることが確認された。

触　燃　　空　己　のノ響第６図に燃焼負荷率、触媒層出口温度及び燃焼器出口温
度を一定に保ち触媒燃焼用空気配分を変化させた結果を
示す。この場合、触媒燃焼用空気配分の増加は触媒燃焼
部の燃焼負荷の増加を意味する。

触媒燃焼用空気配分の増加と共にＮＯｘ濃度及びＣＯ濃
度が減少する傾向を示し、触媒燃焼用空気配分４０％に
おいてＮＯｘ７４度１０１）１１１ｎ（０２１６％換算
　５０ｐｍ）以下、ＣＯＷ度数度数９９１低ノ低ＮＯｘ
安定燃焼成された。また、触媒燃焼用空気配分を更に増
加すれば、よりＮＯｘを低減できるものと推測された。

尚、本試験範囲において未燃炭化水素は検出されず、燃
焼効率はほぼ１００％に維持された。

ＮＯｘ濃度は、触媒燃焼用空気配分の増加と共に以下の
理由で減少したものと思われる。

即ち、触媒燃焼用空気配分の増加と共に触媒燃焼部の空
間速度（Ｓ、Ｖ、）か上昇し、触媒燃焼部の燃焼効率か
低下する。触媒層出口温度を一定に保つために触媒燃焼
部に供給する予混合気の燃料濃度か上昇し、逆に燃焼器
出口ガス温度を一定に保持するなめに予混合気供給部（
予混合燃焼用）の燃料濃度が低下する。その結果、予混
合気供給部下流に発生ずると思われる高温域が減少し、
ＮＯｘか減少する。以上のＮＯｘ減少のメカニズムは触
媒燃焼部の燃焼効率を適切な値に制御することにより、
ＮＯｘを更に抑制できる可能性を示している。

燃焼器ライナ温度は、基準試験条件（第１０表）におい
て、セラミックス繊維層で最高８００〜９００℃、金属
壁外面で冷却空気温度とほぼ同等であった。

以上の試験結果より、触媒燃焼と予混合燃焼との複合燃
焼化によって、触媒層出口温度を１０００℃以下に保持
しながら、燃焼器出口ガス温度１３００℃、ＮＯｘ　　
ｌ０ＣＤＩ　　（１６％　０２換算５１１１）ＩＩＩ）
以下、燃焼効率はぼ１００％の低ＮＯｘ安定燃焼が可能
であることが確認された。また、触媒燃焼部への空気配
分及び触媒燃焼部の燃焼効率の最適制御によって更に超
低ＮＯｘ化を図れる可能性か示された。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明は、保炎源とし
ての触媒燃焼ガスと予混合気を混合して安定な希薄予混
合燃焼を形成するようにしているので、触媒燃焼と予混
合燃焼の複合燃焼化によって、高温域の発生を抑制しつ
つ所望の燃焼器出口ガス温度の燃焼ガスを得ることかで
き、触媒の熱による劣化を防止すると共に安定な低ＮＯ
ｘ燃焼を達成することができる。即ち、本発明によれば
、触媒を比較的低温に保持できるので熱による触媒の性
能劣化を防止でき、加えて燃焼器全体として均一な希薄
予混合燃焼が可能となるので、燃焼性能が長時間安定し
、かつＮＯｘ発生量を抑制できる効果がある。

また、本発明の燃焼器によると、触媒燃焼温度を低く抑
えることができるので、触媒燃焼用予混合気のある程度
の不均一化にも適応できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図である。第２図（Ａ）、ＣＢ）は各々触媒燃焼部と予混合気供給
部の配置の一例を示す正面図である。第３図はバーナ部分の一具体例を示す中央縦断面図であ
る。第４図は触媒燃焼部の一例を示す拡大縦断面図である。第５図（Ａ）、（Ｂ）はバッフルプレートの一実施例を
示す正面図である。第６図（Ａ）、（Ｂ）は予混合器の一例を示す中央縦断
面図及び一部切欠き正面図である。第７図は燃焼器出口ガス温度の影響を示すグラフである
。第８図は燃焼負荷率の影響を示すグラフである。第９図は触媒燃焼用空気配分の影響を示ずグラフである
。第１０図及び第１１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。１・・・バーナ部、２・・・予混合燃焼部、３・・・触
媒燃焼部、４・・・予混合気供給部、５・・・触媒燃焼
ガス、６・・・予混金気、９・・・燃焼空気分配弁、１１・・・ライす、Ｌｌａ・・・金属筒、１１ｂ・・・セラミックス。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

【特許請求の範囲】

（１）予混合気供給部と、触媒燃焼部とを並列に配置す
ると共にそれらの下流に予混合燃焼部を形成し、触媒燃
焼部からの触媒燃焼ガスを保炎源として希薄予混合燃焼
させることを特徴とする触媒燃焼器。
（２）前記触媒燃焼部では予混合燃焼部の保炎に最低限
必要なエネルギーを確保しつつも完全燃焼はさせず、予
混合燃焼部に未燃燃料を供給して予混合気供給部から供
給される予混合気と共に気相燃焼させて所定の燃料量で
燃焼場を得ることを特徴とする請求項１記載の触媒燃焼
器。
（３）触媒燃焼部と予混合気供給部との少なくとも一方
に各々に供給される空気量を変更する弁機構を設け、ガ
スタービンの負荷変化及び定常負荷時における前記触媒
燃焼部の燃焼時の圧力損失の変動に対応させて前記弁機
構を制御し、空気分配比を変動させることを特徴とする
請求項１または２記載の触媒燃焼器。
（４）空気配分を変更する弁の開度調整機構と、触媒燃
焼部温度の検出部と、燃焼器出口ガス温度検出部とを設
け、上記弁の開度及び上記各部の温度に対応して触媒燃
焼部及び予混合燃焼部への燃料量を調節することを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の触媒燃焼器
。
（５）前記予混合燃焼部をセラミックスで包囲したこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の触媒
燃焼器。