JPH076631B2 - 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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- JPH076631B2 JPH076631B2 JP1184539A JP18453989A JPH076631B2 JP H076631 B2 JPH076631 B2 JP H076631B2 JP 1184539 A JP1184539 A JP 1184539A JP 18453989 A JP18453989 A JP 18453989A JP H076631 B2 JPH076631 B2 JP H076631B2
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- gas
- gas turbine
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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
-
- 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
-
- 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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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
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、NOｘ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、NOｘ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℃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NOｘ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℃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NOｘ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１からの燃料と、
エアダクト２から空気供給口３を介して圧送されてくる
空気A2を、燃焼ガス（空気供給口４からの空気A1＋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。
は、第４図に示すように、燃料供給口１からの燃料と、
エアダクト２から空気供給口３を介して圧送されてくる
空気A2を、燃焼ガス（空気供給口４からの空気A1＋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から排出さ
れ未燃燃料を含む燃焼ガスに対し、触媒６の下流に設け
られた燃料供給口７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はスワラーである。
れ未燃燃料を含む燃焼ガスに対し、触媒６の下流に設け
られた燃料供給口７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はスワラーである。
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℃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℃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。
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、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、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、スワラー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10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
口７が配設されている。
は、燃料供給口1,5、スワラー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10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
口７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か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A2,A1の量は、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。
２か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A2,A1の量は、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入口に配設
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P1,
P2から、これらの値の差（P1−P2）、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P1,
P2から、これらの値の差（P1−P2）、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口７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℃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等を具備しない簡単な構成のガスタービン燃焼器にお
いても適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℃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等を具備しない簡単な構成のガスタービン燃焼器にお
いても適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A1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、スワラー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１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、触媒燃料が生
起されるものである。なお、スワラー11で保炎されるこ
とにより、燃焼の安定化が得られる。
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A1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、スワラー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１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、触媒燃料が生
起されるものである。なお、スワラー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ｕINが低下する。このガスの流速ｕINの低下によ
り、摩擦による圧力損失の低減つまり触媒６での圧力損
失ΔＰの低減が起きる。この圧力損失ΔＰは、一般に次
式 ΔＰ＝４・ｆ・Ｌ・（ｕIN・ｕIN）/D/2g0 で表される（層流および乱流において）。ここで、ｆ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,g0は重力換算係数である。したがって、触媒６での
圧力損失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。
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ｕINが低下する。このガスの流速ｕINの低下によ
り、摩擦による圧力損失の低減つまり触媒６での圧力損
失ΔＰの低減が起きる。この圧力損失ΔＰは、一般に次
式 ΔＰ＝４・ｆ・Ｌ・（ｕIN・ｕIN）/D/2g0 で表される（層流および乱流において）。ここで、ｆ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,g0は重力換算係数である。したがって、触媒６での
圧力損失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。
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P1,P2の差（P1−P2）から
求められるが、圧力損失ΔＰはガス流速ｕINの大きさに
よって変化するものであるため、ガス流速ｕINを調べる
必要がある。
24,25により検出された圧力値P1,P2の差（P1−P2）から
求められるが、圧力損失ΔＰはガス流速ｕINの大きさに
よって変化するものであるため、ガス流速ｕINを調べる
必要がある。
ところが、ガス流速ｕINは触媒６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が他での圧力損失に比べて大きく、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ｕENが圧
力損失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ｕINの代わりに、前記ガス流
速ｕEN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。
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が他での圧力損失に比べて大きく、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ｕENが圧
力損失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ｕINの代わりに、前記ガス流
速ｕEN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ｕENは、ガス流量Ａ（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（ｕEN＝A/S ただし、Ｓは
触媒入口の燃焼管10の断面積）ものであり、さらにこの
ガス流量Ａは、燃料流量Ｆ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（Ｔ∝
F/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ｕENを求めることができるも
のである。
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（ｕEN＝A/S ただし、Ｓは
触媒入口の燃焼管10の断面積）ものであり、さらにこの
ガス流量Ａは、燃料流量Ｆ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（Ｔ∝
F/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ｕEN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から前記ガス流量Ａを求
め、さらにこのガス流量Ａからガス流量ｕENを求める。
実際は熱損失があり、この熱損失はガスタービン燃焼器
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ｕEN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24,25により圧力P1,P2の検出を行い、圧力損失Δ
Ｐを求める（P1−P2）。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/P0と流速ｕENとの関係を表す図を得る。
なおここで、P0は燃焼器10入口圧力であり、燃焼条件に
より変化しない値をとる。
度Ｔを検出し、この検出値Ｔから前記ガス流量Ａを求
め、さらにこのガス流量Ａからガス流量ｕENを求める。
実際は熱損失があり、この熱損失はガスタービン燃焼器
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ｕEN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24,25により圧力P1,P2の検出を行い、圧力損失Δ
Ｐを求める（P1−P2）。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/P0と流速ｕENとの関係を表す図を得る。
なおここで、P0は燃焼器10入口圧力であり、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頼して
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入口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頼して
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入口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20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20
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20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20
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90mm,直径100mmのセラミックス製担体に、貴金属が担
持されたハニ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3.2mmのＫタイプシース熱電対を
触媒６入口面に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入口ガス温度Ｔと
した。圧力検出器24,25としては、水冷式の圧力プロー
ブを用いた。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入口ガス
流速は30m/sとした。さらに、安定した触媒燃焼が得ら
れる触媒６入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入口
のF/Aが0.03となるように設定した。
さ90mm,直径100mmのセラミックス製担体に、貴金属が担
持されたハニ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3.2mmのＫタイプシース熱電対を
触媒６入口面に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入口ガス温度Ｔと
した。圧力検出器24,25としては、水冷式の圧力プロー
ブを用いた。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入口ガス
流速は30m/sとした。さらに、安定した触媒燃焼が得ら
れる触媒６入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入口
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℃の温度に加熱し強制劣
化させた触媒を用い、燃焼管10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。
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℃の温度に加熱し強制劣
化させた触媒を用い、燃焼管10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10
％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ｕEN,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
合の排ガスの未燃焼料は50ppm以下、活性が劣化した触
媒を用いた場合の排ガスの未燃焼料は500ppm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10
％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ｕEN,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
合の排ガスの未燃焼料は50ppm以下、活性が劣化した触
媒を用いた場合の排ガスの未燃焼料は500ppm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、前記検出した触媒入口ガス温度を用
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、NOｘ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。
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、前記検出した触媒入口ガス温度を用
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、NOｘ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損失
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損失
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早田 輝信 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝総合研究所内 (72)発明者 古瀬 裕 東京都調布市西つつじケ丘２―４―１ 東 京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 土屋 利明 東京都調布市西つつじケ丘２―４―１ 東 京電力株式会社技術研究所内
Claims (1)
- 【請求項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 JPH0350406A (ja) | 1991-03-05 |
| JPH076631B2 true 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 (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104024738A (zh) * | 2011-12-28 | 2014-09-03 | 川崎重工业株式会社 | 流速分布均匀化装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9175661B2 (en) | 2011-10-11 | 2015-11-03 | Ford Global Technologies, Llc | Glow plug heater control |
| US8281772B2 (en) * | 2011-10-11 | 2012-10-09 | Ford Global Technologies, Llc | Glow plug heater control |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP1184539A patent/JPH076631B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104024738A (zh) * | 2011-12-28 | 2014-09-03 | 川崎重工业株式会社 | 流速分布均匀化装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0350406A (ja) | 1991-03-05 |
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