JPH05346207A - 触媒燃焼器 - Google Patents
触媒燃焼器Info
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- JPH05346207A JPH05346207A JP4179056A JP17905692A JPH05346207A JP H05346207 A JPH05346207 A JP H05346207A JP 4179056 A JP4179056 A JP 4179056A JP 17905692 A JP17905692 A JP 17905692A JP H05346207 A JPH05346207 A JP H05346207A
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- Japan
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- compressed air
- fuel
- preheating
- catalytic
- temperature
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧縮空気又は混合物の予熱時におけるＮＯｘ
の発生を無くして排気ガス特性の向上を図り、燃料制御
を簡単にし、触媒燃焼部の触媒の劣化及び損傷を防止し
た触媒燃焼器の提供。 【構成】 圧縮空気と燃料とが混合される燃料混合部４
２と、この混合物を触媒反応で燃焼させる触媒燃焼部４
３と、圧縮空気を加熱する予熱ヒータ４５と、触媒燃焼
部の入口温度が所定温度となるように、エンジン運転状
態を表すパラメータに基づき予熱ヒータへの通電量を制
御するＥＣＵ５０及びドライバ５１とを備える。予熱ヒ
ータで圧縮空気を加熱（予熱）するので、この予熱時に
ＮＯｘが発生しない。しかも、触媒燃焼部の入口温度が
所定温度付近で安定し、高くなり過ぎない。
の発生を無くして排気ガス特性の向上を図り、燃料制御
を簡単にし、触媒燃焼部の触媒の劣化及び損傷を防止し
た触媒燃焼器の提供。 【構成】 圧縮空気と燃料とが混合される燃料混合部４
２と、この混合物を触媒反応で燃焼させる触媒燃焼部４
３と、圧縮空気を加熱する予熱ヒータ４５と、触媒燃焼
部の入口温度が所定温度となるように、エンジン運転状
態を表すパラメータに基づき予熱ヒータへの通電量を制
御するＥＣＵ５０及びドライバ５１とを備える。予熱ヒ
ータで圧縮空気を加熱（予熱）するので、この予熱時に
ＮＯｘが発生しない。しかも、触媒燃焼部の入口温度が
所定温度付近で安定し、高くなり過ぎない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
等に使用される触媒燃焼器に関する。
等に使用される触媒燃焼器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、触媒燃焼器としては、例えば、圧
縮機からの圧縮空気をプリバーナで加熱し、この加熱し
た圧縮空気と燃料を混合させ、この混合物を触媒燃焼部
に通すことにより触媒反応で燃焼させるようにしたもの
が知られている（特開昭６３ー３０６３０３号公報、特
開平２ー８５６１１号公報）。
縮機からの圧縮空気をプリバーナで加熱し、この加熱し
た圧縮空気と燃料を混合させ、この混合物を触媒燃焼部
に通すことにより触媒反応で燃焼させるようにしたもの
が知られている（特開昭６３ー３０６３０３号公報、特
開平２ー８５６１１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、火炎による燃焼を行なうプリバーナにより
圧縮空気を加熱しているので、このプリバーナでの燃焼
によりＮＯｘが多く発生し、排気ガス特性が悪化してし
まうという問題点があった。
来技術では、火炎による燃焼を行なうプリバーナにより
圧縮空気を加熱しているので、このプリバーナでの燃焼
によりＮＯｘが多く発生し、排気ガス特性が悪化してし
まうという問題点があった。
【０００４】また、上記従来技術では、触媒燃焼部での
燃焼のために燃料混合部に供給される燃料を制御する他
に、プリバーナでの燃焼のためにこのバーナに供給され
る燃料を制御する必要があるので、燃料制御が煩雑にな
ってしまう。さらに、プリバーナに供給される燃料量が
多すぎた場合には、燃料が無駄に消費されるだけでな
く、触媒燃焼部の入口温度が高くなり過ぎてしまい、そ
の結果、触媒燃焼部の触媒が劣化してしまうと共に損傷
を受けてしまい、且つガスタービンエンジンに用いられ
た場合に、タービン入口温度が高くなり過ぎ、出力が不
安定になると共にタービンに損傷を与えてしまうという
問題点があった。
燃焼のために燃料混合部に供給される燃料を制御する他
に、プリバーナでの燃焼のためにこのバーナに供給され
る燃料を制御する必要があるので、燃料制御が煩雑にな
ってしまう。さらに、プリバーナに供給される燃料量が
多すぎた場合には、燃料が無駄に消費されるだけでな
く、触媒燃焼部の入口温度が高くなり過ぎてしまい、そ
の結果、触媒燃焼部の触媒が劣化してしまうと共に損傷
を受けてしまい、且つガスタービンエンジンに用いられ
た場合に、タービン入口温度が高くなり過ぎ、出力が不
安定になると共にタービンに損傷を与えてしまうという
問題点があった。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
して為されたもので、圧縮空気又は混合物の予熱時にお
けるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向上を図
り、燃料制御を簡単にし、触媒燃焼部の触媒の劣化及び
損傷を防止した触媒燃焼器を提供することを目的として
いる。
して為されたもので、圧縮空気又は混合物の予熱時にお
けるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向上を図
り、燃料制御を簡単にし、触媒燃焼部の触媒の劣化及び
損傷を防止した触媒燃焼器を提供することを目的として
いる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合さ
れる燃料混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応
で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合
物を加熱する予熱手段とを備えた触媒燃焼器において、
前記予熱手段としての予熱ヒータと、前記触媒燃焼部の
入口温度が所定温度となるように、エンジン運転状態を
表すパラメータに基づき前記予熱ヒータへの通電量を制
御する制御手段とを備えているものである（請求項
１）。
に、本発明は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合さ
れる燃料混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応
で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合
物を加熱する予熱手段とを備えた触媒燃焼器において、
前記予熱手段としての予熱ヒータと、前記触媒燃焼部の
入口温度が所定温度となるように、エンジン運転状態を
表すパラメータに基づき前記予熱ヒータへの通電量を制
御する制御手段とを備えているものである（請求項
１）。
【０００７】また、上記目的を達成するために、本発明
は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合される燃料混
合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応で燃焼させ
る触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合物を加熱す
る予熱手段と、排気ガスから回収した熱で圧縮空気を予
熱手段の上流側で加熱する熱交換器とを備えた触媒燃焼
器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、前記
熱交換器の出口空気温度に応じて前記予熱ヒータへの通
電量を制御する制御手段とを備えているものである（請
求項２）。
は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合される燃料混
合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応で燃焼させ
る触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合物を加熱す
る予熱手段と、排気ガスから回収した熱で圧縮空気を予
熱手段の上流側で加熱する熱交換器とを備えた触媒燃焼
器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、前記
熱交換器の出口空気温度に応じて前記予熱ヒータへの通
電量を制御する制御手段とを備えているものである（請
求項２）。
【０００８】
【作用】請求項１の触媒燃焼器では、予熱ヒータで圧縮
空気又は混合物を加熱（予熱）するので、この予熱時に
ＮＯｘが発生しない。しかも、触媒燃焼部の入口温度が
所定温度となるように、予熱ヒータへの通電量が制御手
段により制御されるので、触媒燃焼部の入口温度が所定
温度付近で安定し、高くなり過ぎることはない。
空気又は混合物を加熱（予熱）するので、この予熱時に
ＮＯｘが発生しない。しかも、触媒燃焼部の入口温度が
所定温度となるように、予熱ヒータへの通電量が制御手
段により制御されるので、触媒燃焼部の入口温度が所定
温度付近で安定し、高くなり過ぎることはない。
【０００９】また、請求項２の触媒燃焼器でも、予熱ヒ
ータで圧縮空気又は混合物を予熱するので、この予熱時
にＮＯｘが発生しない。しかも、予熱ヒータへの通電量
が制御手段により熱交換器の出口温度に応じて制御され
るので、触媒燃焼部の入口温度が安定し、高くなり過ぎ
ることはない。
ータで圧縮空気又は混合物を予熱するので、この予熱時
にＮＯｘが発生しない。しかも、予熱ヒータへの通電量
が制御手段により熱交換器の出口温度に応じて制御され
るので、触媒燃焼部の入口温度が安定し、高くなり過ぎ
ることはない。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の各実施例を説
明する。
明する。
【００１１】なお、各実施例の説明において、同様の部
位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１２】図１は本発明の第１実施例に係る触媒燃焼
器を用いたガスタービンエンジンを示す概略構成図で、
図２はこのガスタービンエンジンを示す縦断面図であ
る。
器を用いたガスタービンエンジンを示す概略構成図で、
図２はこのガスタービンエンジンを示す縦断面図であ
る。
【００１３】図２に示すように、ガスタービンエンジン
は、本体ハウジング１と、タービン軸２aを有するター
ビン２と、このタービン軸２aと一体に回転する圧縮機
ロータ３aを有する遠心式の圧縮機３と、触媒燃焼器４
と、タービン軸２ａに連結された出力軸５とを備えてい
る。
は、本体ハウジング１と、タービン軸２aを有するター
ビン２と、このタービン軸２aと一体に回転する圧縮機
ロータ３aを有する遠心式の圧縮機３と、触媒燃焼器４
と、タービン軸２ａに連結された出力軸５とを備えてい
る。
【００１４】前記圧縮機３のダクト３ｂ内には、不図示
のエアクリーナを通ってくる燃焼用空気が導入され、こ
の燃焼用空気がタービン軸２ａと一体に回転する圧縮機
ロータ３ａにより圧縮されて吐出されるようになってい
る。
のエアクリーナを通ってくる燃焼用空気が導入され、こ
の燃焼用空気がタービン軸２ａと一体に回転する圧縮機
ロータ３ａにより圧縮されて吐出されるようになってい
る。
【００１５】前記本体ケーシング１の内壁には、 圧縮
機３で圧縮された圧縮空気を触媒燃焼器４へ導く空気通
路１ａが形成されている。この空気通路１ａは、触媒燃
焼器４の外周部に形成された空気通路４ａと連通してお
り、圧縮機３からの圧縮空気が空気通路１ａを介して触
媒燃焼器４の空気通路４ａに導入されるようになってい
る。
機３で圧縮された圧縮空気を触媒燃焼器４へ導く空気通
路１ａが形成されている。この空気通路１ａは、触媒燃
焼器４の外周部に形成された空気通路４ａと連通してお
り、圧縮機３からの圧縮空気が空気通路１ａを介して触
媒燃焼器４の空気通路４ａに導入されるようになってい
る。
【００１６】また、本体ハウジング１内には、タービン
２のタービンロータ２ｂを通過した燃焼ガス（排気ガ
ス）を外部に排出させるための排気ダクト６が設けられ
ている。触媒燃焼器４からの燃焼ガスは、排気ダクト６
の周囲の空間１ｂを通ってタービン２のノズル２ｃに入
るようになっている。このノズル２ｃには、可変静翼２
ｄが設けられており、この静翼２ｄ及びノズル２ｃを通
過した燃焼ガスの運動エネルギーを受けてタービンロー
タ２ｂが回転することにより、そのタービン軸２ａが回
転するようになっている。
２のタービンロータ２ｂを通過した燃焼ガス（排気ガ
ス）を外部に排出させるための排気ダクト６が設けられ
ている。触媒燃焼器４からの燃焼ガスは、排気ダクト６
の周囲の空間１ｂを通ってタービン２のノズル２ｃに入
るようになっている。このノズル２ｃには、可変静翼２
ｄが設けられており、この静翼２ｄ及びノズル２ｃを通
過した燃焼ガスの運動エネルギーを受けてタービンロー
タ２ｂが回転することにより、そのタービン軸２ａが回
転するようになっている。
【００１７】前記排気ダクト６の下流側端部には、ター
ビン２から出る燃焼ガスを浄化するための酸化、還元触
媒７が設けられている。
ビン２から出る燃焼ガスを浄化するための酸化、還元触
媒７が設けられている。
【００１８】触媒燃焼器４は、前記本体ハウジング１に
固定された円筒状ハウジング４０と、このハウジング４
０の内部に配置され、本体ハウジング１の内部に固定さ
れた内筒４１とを有している。内筒４１の上流側内部は
燃料混合部４２になっており、内筒４１の下流側内部に
は触媒層から成る触媒燃焼部４３が設けられている。
固定された円筒状ハウジング４０と、このハウジング４
０の内部に配置され、本体ハウジング１の内部に固定さ
れた内筒４１とを有している。内筒４１の上流側内部は
燃料混合部４２になっており、内筒４１の下流側内部に
は触媒層から成る触媒燃焼部４３が設けられている。
【００１９】内筒４１の上流側端部の中央には、不図示
の燃料パイプを介して圧送される燃料を燃料混合部４２
内に噴射する燃料ノズル４４が装着されている。また、
内筒４１の上流側端部に形成された円錐部には、圧縮機
３からの圧縮空気を燃料混合部４２内に導入するための
空気導入孔４１ａが複数箇所に設けられている。
の燃料パイプを介して圧送される燃料を燃料混合部４２
内に噴射する燃料ノズル４４が装着されている。また、
内筒４１の上流側端部に形成された円錐部には、圧縮機
３からの圧縮空気を燃料混合部４２内に導入するための
空気導入孔４１ａが複数箇所に設けられている。
【００２０】さらに、触媒燃焼器４３は、前記空気通路
４ａ内の、前記空気導入孔４１ａの上流側位置に設けら
れた予熱ヒータ４５を有している。この予熱ヒータ４５
への通電量を制御する制御手段として、電子コントロー
ルユニット（以下、ＥＣＵという）５０とドライバ５１
とが設けられている。
４ａ内の、前記空気導入孔４１ａの上流側位置に設けら
れた予熱ヒータ４５を有している。この予熱ヒータ４５
への通電量を制御する制御手段として、電子コントロー
ルユニット（以下、ＥＣＵという）５０とドライバ５１
とが設けられている。
【００２１】図１及び図２に示すように、前記ガスター
ビンエンジンには、圧縮機３の出口側温度Ｔ1、出口側
圧力Ｐ1を夫々検出する温度センサ６１、圧力センサ６
２と、タービン軸２ａの回転数（圧縮機３の回転数）Ｎ
ｅを検出する回転数センサ６３と、予熱ヒータ４５の出
口側空気温度（この出口側空気温度は、触媒燃焼部４３
に流入する圧縮空気と燃料との混合物の温度と略等しい
ので、以下の説明では触媒燃焼部４３の入口温度とい
う）Ｔ2を検出する温度センサ６４とが設けられてい
る。なお、温度センサ６４を触媒燃焼部４３の入口側に
設けて、触媒燃焼部４３の入口温度Ｔ2を直接検出する
ようにしてもよい。
ビンエンジンには、圧縮機３の出口側温度Ｔ1、出口側
圧力Ｐ1を夫々検出する温度センサ６１、圧力センサ６
２と、タービン軸２ａの回転数（圧縮機３の回転数）Ｎ
ｅを検出する回転数センサ６３と、予熱ヒータ４５の出
口側空気温度（この出口側空気温度は、触媒燃焼部４３
に流入する圧縮空気と燃料との混合物の温度と略等しい
ので、以下の説明では触媒燃焼部４３の入口温度とい
う）Ｔ2を検出する温度センサ６４とが設けられてい
る。なお、温度センサ６４を触媒燃焼部４３の入口側に
設けて、触媒燃焼部４３の入口温度Ｔ2を直接検出する
ようにしてもよい。
【００２２】そして、前記ＥＣＵ５０は、図１に示すよ
うに、前記各センサ６１乃至６４からの入力信号のアナ
ログ値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５０ａと、中央処理演算回路（以下、ＣＰＵとい
う）５０ｂと、ＣＰＵ５０ｂで実行される各種演算プロ
グラム等を記憶するＲＯＭ及び演算結果等を記憶するＲ
ＡＭからなる記憶手段５０ｃと、出力回路５０ｄとを備
えている。
うに、前記各センサ６１乃至６４からの入力信号のアナ
ログ値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入
力回路５０ａと、中央処理演算回路（以下、ＣＰＵとい
う）５０ｂと、ＣＰＵ５０ｂで実行される各種演算プロ
グラム等を記憶するＲＯＭ及び演算結果等を記憶するＲ
ＡＭからなる記憶手段５０ｃと、出力回路５０ｄとを備
えている。
【００２３】ＥＣＵ５０は、触媒燃焼部４３の入口温度
（予熱ヒータ４５の出口空気温度）Ｔ2が所定温度ＴA
（触媒燃焼部４３での最適燃焼温度で、例えば、ＴA＝
６００度）となるように、エンジンの運転状態を表すパ
ラメータ、例えば前記回転数Ｎｅ、出口側温度Ｔ1、出
口側圧力Ｐ1に基づき予熱ヒータ４５への通電量を制御
するように構成されている。
（予熱ヒータ４５の出口空気温度）Ｔ2が所定温度ＴA
（触媒燃焼部４３での最適燃焼温度で、例えば、ＴA＝
６００度）となるように、エンジンの運転状態を表すパ
ラメータ、例えば前記回転数Ｎｅ、出口側温度Ｔ1、出
口側圧力Ｐ1に基づき予熱ヒータ４５への通電量を制御
するように構成されている。
【００２４】以下、上記構成を有する第１実施例の作動
を図３に基づいて説明する。
を図３に基づいて説明する。
【００２５】ガスタービンエンジンを始動させるために
不図示のセルモータスイッチをオンすると、不図示のセ
ルフスタータモータが作動してタービン軸２ａが回転し
始めると共に圧縮機３の圧縮機ロータ３ａが回転し始め
る。これによって、燃焼用空気が圧縮機３で圧縮され、
この圧縮空気が通路１ａ、４ａを通って予熱ヒータ４５
に導かれて加熱され（予熱され）、この加熱された圧縮
空気が内筒４１の空気導入孔４１ａから燃料混合部４２
内に導入される。この圧縮空気と燃料ノズル４４から噴
射される燃料とが燃料混合部４２内で混合され、この混
合物が触媒燃焼部４３で触媒反応により燃焼し、その燃
焼ガスが空間１ｂを通ってタービン２のノズル２ｃに入
り、可変静翼２ｄ及びノズル２ｃを通過した燃焼ガスの
運動エネルギーを受けてタービンロータ２ｂが回転する
ことにより、そのタービン軸２ａが回転する。これによ
って、出力軸５から負荷への駆動力が得られる。そし
て、タービン２から出る燃焼ガスは、排気ダクト６内を
通って酸化、還元触媒７に導かれ、この触媒７で浄化さ
れて外部に排出される。
不図示のセルモータスイッチをオンすると、不図示のセ
ルフスタータモータが作動してタービン軸２ａが回転し
始めると共に圧縮機３の圧縮機ロータ３ａが回転し始め
る。これによって、燃焼用空気が圧縮機３で圧縮され、
この圧縮空気が通路１ａ、４ａを通って予熱ヒータ４５
に導かれて加熱され（予熱され）、この加熱された圧縮
空気が内筒４１の空気導入孔４１ａから燃料混合部４２
内に導入される。この圧縮空気と燃料ノズル４４から噴
射される燃料とが燃料混合部４２内で混合され、この混
合物が触媒燃焼部４３で触媒反応により燃焼し、その燃
焼ガスが空間１ｂを通ってタービン２のノズル２ｃに入
り、可変静翼２ｄ及びノズル２ｃを通過した燃焼ガスの
運動エネルギーを受けてタービンロータ２ｂが回転する
ことにより、そのタービン軸２ａが回転する。これによ
って、出力軸５から負荷への駆動力が得られる。そし
て、タービン２から出る燃焼ガスは、排気ダクト６内を
通って酸化、還元触媒７に導かれ、この触媒７で浄化さ
れて外部に排出される。
【００２６】このようにしてガスタービンエンジンが運
転が開始されたとき、ＥＣＵ５０は、図３に示すヒータ
通電量の制御処理を所定時間毎に実行する。
転が開始されたとき、ＥＣＵ５０は、図３に示すヒータ
通電量の制御処理を所定時間毎に実行する。
【００２７】この制御処理では、ステップ３０１で、エ
ンジンの運転状態を表すパラメータである前記回転数Ｎ
ｅ、出口側温度Ｔ1、出口側圧力Ｐ1を読み込み、次のス
テップ３０２で、温度センサ６４により検出される触媒
燃焼部４３の入口温度（予熱ヒータ４５の出口側空気温
度）Ｔ2を読み込む。このステップ３０２の実行後、次
のステップ３０３に進み、回転数Ｎｅと出口側圧力Ｐ1
から圧縮機３からの圧縮空気の空気流量Ｑを算出する。
ンジンの運転状態を表すパラメータである前記回転数Ｎ
ｅ、出口側温度Ｔ1、出口側圧力Ｐ1を読み込み、次のス
テップ３０２で、温度センサ６４により検出される触媒
燃焼部４３の入口温度（予熱ヒータ４５の出口側空気温
度）Ｔ2を読み込む。このステップ３０２の実行後、次
のステップ３０３に進み、回転数Ｎｅと出口側圧力Ｐ1
から圧縮機３からの圧縮空気の空気流量Ｑを算出する。
【００２８】この後、ステップ３０４に進み、前記入口
温度Ｔ2が前記所定温度ＴA（例えば、６００度）より小
さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳのとき、
すなわちＴ2がＴAより低いとき、ステップ３０５に進
み、前記空気流量Ｑとその温度（前記出口側温度）Ｔ1
に基づき、予め記憶された図４に示す予熱ヒータの昇温
特性のテーブルを検索することにより、予熱ヒータ４５
への通電量の増加量を決定する。この決定後、次のステ
ップ３０６に進み、ステップ３０５で決定された増加量
だけ予熱ヒータ４５への通電量を増加させる。これによ
って、この通電量の増加量に応じた温度だけ図４の昇温
特性に従って触媒燃焼器４３の入口温度Ｔ2が上昇す
る。前記ステップ３０６の実行後ステップ３０１に戻
る。
温度Ｔ2が前記所定温度ＴA（例えば、６００度）より小
さいか否かを判定する。この判定結果がＹＥＳのとき、
すなわちＴ2がＴAより低いとき、ステップ３０５に進
み、前記空気流量Ｑとその温度（前記出口側温度）Ｔ1
に基づき、予め記憶された図４に示す予熱ヒータの昇温
特性のテーブルを検索することにより、予熱ヒータ４５
への通電量の増加量を決定する。この決定後、次のステ
ップ３０６に進み、ステップ３０５で決定された増加量
だけ予熱ヒータ４５への通電量を増加させる。これによ
って、この通電量の増加量に応じた温度だけ図４の昇温
特性に従って触媒燃焼器４３の入口温度Ｔ2が上昇す
る。前記ステップ３０６の実行後ステップ３０１に戻
る。
【００２９】前記ステップ３０４の判定結果がＮＯにな
ると、ステップ３０７に進み、Ｔ2＝ＴAか否かを判定す
る。この判定結果がＹＥＳのとき、ステップ３０８に進
み、予熱ヒータ４５への現在の通電量を維持し、ステッ
プ３０１に戻る。
ると、ステップ３０７に進み、Ｔ2＝ＴAか否かを判定す
る。この判定結果がＹＥＳのとき、ステップ３０８に進
み、予熱ヒータ４５への現在の通電量を維持し、ステッ
プ３０１に戻る。
【００３０】一方、前記ステップ３０７の判定結果がＮ
Ｏになると、すなわちＴ2がＴA以上になると、ステップ
３０９に進み、前記空気流量Ｑとその温度（前記出口側
温度）Ｔ1に基づき、図４に示す予熱ヒータの昇温特性
のテーブルを検索することにより、予熱ヒータ４５への
通電量の減少量を決定する。この決定後、次のステップ
３１０に進み、ステップ３０９で決定された減少量だけ
予熱ヒータ４５への通電量を減少させる。これによっ
て、この通電量の減少量に応じた温度だけ図４の昇温特
性に従って触媒燃焼器４３の入口温度Ｔ2が低下する。
前記ステップ３１０の実行後ステップ３０１に戻る。
Ｏになると、すなわちＴ2がＴA以上になると、ステップ
３０９に進み、前記空気流量Ｑとその温度（前記出口側
温度）Ｔ1に基づき、図４に示す予熱ヒータの昇温特性
のテーブルを検索することにより、予熱ヒータ４５への
通電量の減少量を決定する。この決定後、次のステップ
３１０に進み、ステップ３０９で決定された減少量だけ
予熱ヒータ４５への通電量を減少させる。これによっ
て、この通電量の減少量に応じた温度だけ図４の昇温特
性に従って触媒燃焼器４３の入口温度Ｔ2が低下する。
前記ステップ３１０の実行後ステップ３０１に戻る。
【００３１】このように、上記第１実施例によれば、圧
縮機３からの圧縮空気は予熱ヒータ４５で加熱（予熱）
されるので、この予熱時にＮＯｘは発生しない。従っ
て、前記排気ダクト６及び酸化、還元触媒７を通って排
出される排気ガスの排気ガス特性が向上する。しかも、
上述したように予熱ヒータ４５への通電量が制御される
ことにより、触媒燃焼部４３の入口温度Ｔ2が所定温度
ＴA付近で安定し、この入口温度Ｔ2が高くなり過ぎるこ
とはない。従って、燃料混合部４２内に噴射される燃料
制御が簡単になると共に、触媒燃焼部４３の劣化及び損
傷が防止される。また、上記従来技術で予熱手段として
用いているプリバーナの代わりに、予熱ヒータ４５を用
いているので、前記燃料混合部４２に供給する燃料のみ
を制御すればよいので、この点でも燃料制御が簡単にな
る。
縮機３からの圧縮空気は予熱ヒータ４５で加熱（予熱）
されるので、この予熱時にＮＯｘは発生しない。従っ
て、前記排気ダクト６及び酸化、還元触媒７を通って排
出される排気ガスの排気ガス特性が向上する。しかも、
上述したように予熱ヒータ４５への通電量が制御される
ことにより、触媒燃焼部４３の入口温度Ｔ2が所定温度
ＴA付近で安定し、この入口温度Ｔ2が高くなり過ぎるこ
とはない。従って、燃料混合部４２内に噴射される燃料
制御が簡単になると共に、触媒燃焼部４３の劣化及び損
傷が防止される。また、上記従来技術で予熱手段として
用いているプリバーナの代わりに、予熱ヒータ４５を用
いているので、前記燃料混合部４２に供給する燃料のみ
を制御すればよいので、この点でも燃料制御が簡単にな
る。
【００３２】なお、上記第１実施例では、圧縮機３から
の圧縮空気を予熱ヒータ４５で加熱するようにしている
が、燃料混合部４２内で混合される圧縮空気と燃料の混
合物を予熱ヒータ４５で加熱するように構成してもよ
い。
の圧縮空気を予熱ヒータ４５で加熱するようにしている
が、燃料混合部４２内で混合される圧縮空気と燃料の混
合物を予熱ヒータ４５で加熱するように構成してもよ
い。
【００３３】また、上記第１実施例において、触媒燃焼
部４３の入口温度（予熱ヒータ４５の出口側空気温度）
Ｔ2が所定温度になるように、予熱ヒータ４５への通電
量をフィードバック制御するようにしてもよい。
部４３の入口温度（予熱ヒータ４５の出口側空気温度）
Ｔ2が所定温度になるように、予熱ヒータ４５への通電
量をフィードバック制御するようにしてもよい。
【００３４】次に、図５及び図６に基づいて本発明の第
２実施例を説明する。
２実施例を説明する。
【００３５】この第２実施例は、上記第１実施例のガス
タービンエンジンに、蓄熱式の熱交換器７０を設けたも
のである。すなわち、この熱交換器７０は、前記タービ
ン２からでた燃焼ガス（排気ガス）から熱を回収し、こ
の熱で圧縮機３からの圧縮空気を加熱するものである。
そして、この第２実施例では、熱交換器７０の出口空気
温度Ｔ3を検出する温度センサ６５が設けられている。
タービンエンジンに、蓄熱式の熱交換器７０を設けたも
のである。すなわち、この熱交換器７０は、前記タービ
ン２からでた燃焼ガス（排気ガス）から熱を回収し、こ
の熱で圧縮機３からの圧縮空気を加熱するものである。
そして、この第２実施例では、熱交換器７０の出口空気
温度Ｔ3を検出する温度センサ６５が設けられている。
【００３６】この第２実施例では、ＥＣＵ５０は、温度
センサ６５で検出された前記出口空気温度Ｔ3が所定温
度ＴA（例えば、６００度）になるように、すなわちこ
の出口空気温度Ｔ3に応じて予熱ヒータ４５への通電量
を制御するように構成されている。
センサ６５で検出された前記出口空気温度Ｔ3が所定温
度ＴA（例えば、６００度）になるように、すなわちこ
の出口空気温度Ｔ3に応じて予熱ヒータ４５への通電量
を制御するように構成されている。
【００３７】この第２実施例では、ガスタービンエンジ
ンの運転が開始されると、図６に示すヒータ通電量の制
御処理を一定時間毎に実行する。
ンの運転が開始されると、図６に示すヒータ通電量の制
御処理を一定時間毎に実行する。
【００３８】この制御処理では、ステップ６０１におい
て、温度センサ６５で検出される熱交換器７０の出口空
気温度Ｔ3を読み込む。次に、ステップ６０２に進み、
Ｔ3が所定温度ＴAより小さいか否かを判定する。この判
定結果がＹＥＳのとき、すなわちＴ3が所定温度ＴAより
低いとき、ステップ６０３に進み、予熱ヒータ４５への
通電量を増加させる。このステップ６０３の実行後ステ
ップ６０１に戻る。
て、温度センサ６５で検出される熱交換器７０の出口空
気温度Ｔ3を読み込む。次に、ステップ６０２に進み、
Ｔ3が所定温度ＴAより小さいか否かを判定する。この判
定結果がＹＥＳのとき、すなわちＴ3が所定温度ＴAより
低いとき、ステップ６０３に進み、予熱ヒータ４５への
通電量を増加させる。このステップ６０３の実行後ステ
ップ６０１に戻る。
【００３９】前記ステップ６０２の判定結果がＮＯにな
ったとき、ステップ６０４に進み、Ｔ3＝ＴAか否かを判
定する。この判定結果がＹＥＳのとき、ステップ６０５
に進み、予熱ヒータ４５への現在の通電量を維持し、ス
テップ６０１に戻る。
ったとき、ステップ６０４に進み、Ｔ3＝ＴAか否かを判
定する。この判定結果がＹＥＳのとき、ステップ６０５
に進み、予熱ヒータ４５への現在の通電量を維持し、ス
テップ６０１に戻る。
【００４０】一方、前記ステップ６０４の判定結果がＮ
Ｏになると、すなわちＴ3がＴA以上になると、ステップ
６０６に進み、予熱ヒータ４５への通電量を減少させる
か又は通電を停止させる。このステップ６０６の実行後
ステップ６０１に戻る。
Ｏになると、すなわちＴ3がＴA以上になると、ステップ
６０６に進み、予熱ヒータ４５への通電量を減少させる
か又は通電を停止させる。このステップ６０６の実行後
ステップ６０１に戻る。
【００４１】このように、上記第２実施例においても、
圧縮機３からの圧縮空気は予熱ヒータ４５で加熱（予
熱）されるので、この予熱時にＮＯｘは発生せず、排気
ガス特性が向上する。しかも、上述したように予熱ヒー
タ４５への通電量が制御されることにより、触媒燃焼部
４３の入口温度Ｔ2が安定し、この入口温度Ｔ2が高くな
り過ぎることはない。従って、燃料混合部４２内に噴射
される燃料制御が簡単になると共に、触媒燃焼部４３の
劣化及び損傷が防止される。
圧縮機３からの圧縮空気は予熱ヒータ４５で加熱（予
熱）されるので、この予熱時にＮＯｘは発生せず、排気
ガス特性が向上する。しかも、上述したように予熱ヒー
タ４５への通電量が制御されることにより、触媒燃焼部
４３の入口温度Ｔ2が安定し、この入口温度Ｔ2が高くな
り過ぎることはない。従って、燃料混合部４２内に噴射
される燃料制御が簡単になると共に、触媒燃焼部４３の
劣化及び損傷が防止される。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明（請求項
１）に係る触媒燃焼器によれば、圧縮機からの圧縮空気
と燃料とが混合される燃料混合部と、圧縮空気と燃料の
混合物を触媒反応で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮
空気又は前記混合物を加熱する予熱手段とを備えた触媒
燃焼器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、
前記触媒燃焼部の入口温度が所定温度となるように、エ
ンジン運転状態を表すパラメータに基づき前記予熱ヒー
タへの通電量を制御する制御手段とを備えている構成に
より、予熱ヒータで圧縮空気又は混合物を加熱（予熱）
するので、この予熱時にＮＯｘが発生しない。しかも、
触媒燃焼部の入口温度が所定温度となるように、予熱ヒ
ータへの通電量が制御手段により制御されるので、触媒
燃焼部の入口温度が所定温度付近で安定し、高くなり過
ぎることはない。従って、圧縮空気又は混合物の予熱時
におけるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向上を
図ることができ、燃料制御を簡単にでき、触媒燃焼部の
触媒の劣化及び損傷を防止することができる。また、前
記入口温度が高くなり過ぎないので、ガスタービンエン
ジンに用いられた場合に、タービン入口温度が高くなり
過ぎることはなく、出力が安定し且つタービンに損傷を
与えることもない。
１）に係る触媒燃焼器によれば、圧縮機からの圧縮空気
と燃料とが混合される燃料混合部と、圧縮空気と燃料の
混合物を触媒反応で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮
空気又は前記混合物を加熱する予熱手段とを備えた触媒
燃焼器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、
前記触媒燃焼部の入口温度が所定温度となるように、エ
ンジン運転状態を表すパラメータに基づき前記予熱ヒー
タへの通電量を制御する制御手段とを備えている構成に
より、予熱ヒータで圧縮空気又は混合物を加熱（予熱）
するので、この予熱時にＮＯｘが発生しない。しかも、
触媒燃焼部の入口温度が所定温度となるように、予熱ヒ
ータへの通電量が制御手段により制御されるので、触媒
燃焼部の入口温度が所定温度付近で安定し、高くなり過
ぎることはない。従って、圧縮空気又は混合物の予熱時
におけるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向上を
図ることができ、燃料制御を簡単にでき、触媒燃焼部の
触媒の劣化及び損傷を防止することができる。また、前
記入口温度が高くなり過ぎないので、ガスタービンエン
ジンに用いられた場合に、タービン入口温度が高くなり
過ぎることはなく、出力が安定し且つタービンに損傷を
与えることもない。
【００４３】本発明（請求項２）に係る触媒燃焼器によ
れば、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合される燃料
混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応で燃焼さ
せる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合物を加熱
する予熱手段と、排気ガスから回収した熱で圧縮空気を
予熱手段の上流側で加熱する熱交換器とを備えた触媒燃
焼器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、前
記熱交換器の出口空気温度に応じて前記予熱ヒータへの
通電量を制御する制御手段とを備えている構成により、
予熱ヒータで圧縮空気又は混合物を予熱するので、この
予熱時にＮＯｘが発生しない。しかも、予熱ヒータへの
通電量が制御手段により熱交換器の出口温度に応じて制
御されるので、触媒燃焼部の入口温度が安定し、高くな
り過ぎることはない。従って、圧縮空気又は混合物の予
熱時におけるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向
上を図ることができ、燃料制御を簡単にでき、触媒燃焼
部の触媒の劣化及び損傷を防止することができる。ま
た、ガスタービンエンジンに用いられた場合に、上記と
同様の理由により出力が安定し且つタービンに損傷を与
えることもない。
れば、圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合される燃料
混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応で燃焼さ
せる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合物を加熱
する予熱手段と、排気ガスから回収した熱で圧縮空気を
予熱手段の上流側で加熱する熱交換器とを備えた触媒燃
焼器において、前記予熱手段としての予熱ヒータと、前
記熱交換器の出口空気温度に応じて前記予熱ヒータへの
通電量を制御する制御手段とを備えている構成により、
予熱ヒータで圧縮空気又は混合物を予熱するので、この
予熱時にＮＯｘが発生しない。しかも、予熱ヒータへの
通電量が制御手段により熱交換器の出口温度に応じて制
御されるので、触媒燃焼部の入口温度が安定し、高くな
り過ぎることはない。従って、圧縮空気又は混合物の予
熱時におけるＮＯｘの発生を無くして排気ガス特性の向
上を図ることができ、燃料制御を簡単にでき、触媒燃焼
部の触媒の劣化及び損傷を防止することができる。ま
た、ガスタービンエンジンに用いられた場合に、上記と
同様の理由により出力が安定し且つタービンに損傷を与
えることもない。
【図１】本発明の第１実施例に係る触媒燃焼器を用いた
ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。
ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。
【図２】図１のガスタービンエンジンを示す縦断面図で
ある。
ある。
【図３】第１実施例におけるヒータ通電量の制御処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図４】予熱ヒータの昇温特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施例に係る触媒燃焼器を用いた
ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。
ガスタービンエンジンを示す概略構成図である。
【図６】第２実施例におけるヒータ通電量の制御処理を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
３ 圧縮機 ４ 触媒燃焼器 ４２ 燃料混合部 ４３ 触媒燃焼部 ４５ 予熱ヒータ ５０ ＥＣＵ（制御手段） ５１ ドライバ（制御手段）
Claims (2)
- 【請求項１】 圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合さ
れる燃料混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応
で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合
物を加熱する予熱手段とを備えた触媒燃焼器において、
前記予熱手段としての予熱ヒータと、前記触媒燃焼部の
入口温度が所定温度となるように、エンジン運転状態を
表すパラメータに基づき前記予熱ヒータへの通電量を制
御する制御手段とを備えていることを特徴とする触媒燃
焼器。 - 【請求項２】 圧縮機からの圧縮空気と燃料とが混合さ
れる燃料混合部と、圧縮空気と燃料の混合物を触媒反応
で燃焼させる触媒燃焼部と、前記圧縮空気又は前記混合
物を加熱する予熱手段と、排気ガスから回収した熱で圧
縮空気を予熱手段の上流側で加熱する熱交換器とを備え
た触媒燃焼器において、前記予熱手段としての予熱ヒー
タと、前記熱交換器の出口空気温度に応じて前記予熱ヒ
ータへの通電量を制御する制御手段とを備えていること
を特徴とする触媒燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179056A JPH05346207A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 触媒燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4179056A JPH05346207A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 触媒燃焼器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05346207A true JPH05346207A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=16059347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4179056A Pending JPH05346207A (ja) | 1992-06-12 | 1992-06-12 | 触媒燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05346207A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109018A (en) * | 1996-07-26 | 2000-08-29 | Catalytica, Inc. | Electrically-heated combustion catalyst structure and method for start-up of a gas turbine using same |
| US6125625A (en) * | 1997-12-20 | 2000-10-03 | Alliedsignal, Inc. | Low NOx conditioner system for a microturbine power generating system |
| JP2002525490A (ja) * | 1998-09-18 | 2002-08-13 | ウッドウォード ガヴァナー カンパニー | 触媒による燃焼プロセス用の動的制御システムおよび方法並びにこれらを利用するガスタービンエンジン |
| JP2007500815A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | メス インターナショナル，インコーポレイテッド | 触媒燃焼を採用する回収熱交換式ガスタービンエンジンシステム及び方法 |
| WO2025254921A1 (en) * | 2024-06-07 | 2025-12-11 | Cummins Emission Solutions Inc. | Exhaust analysis systems and methods |
-
1992
- 1992-06-12 JP JP4179056A patent/JPH05346207A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6109018A (en) * | 1996-07-26 | 2000-08-29 | Catalytica, Inc. | Electrically-heated combustion catalyst structure and method for start-up of a gas turbine using same |
| US6125625A (en) * | 1997-12-20 | 2000-10-03 | Alliedsignal, Inc. | Low NOx conditioner system for a microturbine power generating system |
| JP2002525490A (ja) * | 1998-09-18 | 2002-08-13 | ウッドウォード ガヴァナー カンパニー | 触媒による燃焼プロセス用の動的制御システムおよび方法並びにこれらを利用するガスタービンエンジン |
| JP2007500815A (ja) * | 2003-07-31 | 2007-01-18 | メス インターナショナル，インコーポレイテッド | 触媒燃焼を採用する回収熱交換式ガスタービンエンジンシステム及び方法 |
| WO2025254921A1 (en) * | 2024-06-07 | 2025-12-11 | Cummins Emission Solutions Inc. | Exhaust analysis systems and methods |
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