JPH08610Y2 - ガスタービン燃焼器 - Google Patents
ガスタービン燃焼器Info
- Publication number
- JPH08610Y2 JPH08610Y2 JP1987097341U JP9734187U JPH08610Y2 JP H08610 Y2 JPH08610 Y2 JP H08610Y2 JP 1987097341 U JP1987097341 U JP 1987097341U JP 9734187 U JP9734187 U JP 9734187U JP H08610 Y2 JPH08610 Y2 JP H08610Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- combustor
- gas turbine
- combustion region
- catalytic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は１次燃料を拡散燃焼させるパイロット燃焼領
域と、予め混合させた燃料と空気とを燃焼させる予混合
燃焼領域とを有する二段燃焼式のガスタービン燃焼器の
改良であって、パイロット燃焼領域と予混合燃焼領域と
の間に触媒燃焼器を介設し、パイロット燃焼領域の後段
に触媒燃焼用の２次燃料を供給するようにしたガスター
ビン燃焼器に関する。
域と、予め混合させた燃料と空気とを燃焼させる予混合
燃焼領域とを有する二段燃焼式のガスタービン燃焼器の
改良であって、パイロット燃焼領域と予混合燃焼領域と
の間に触媒燃焼器を介設し、パイロット燃焼領域の後段
に触媒燃焼用の２次燃料を供給するようにしたガスター
ビン燃焼器に関する。
ガスタービンに燃焼ガスを供給してガスタービンを駆
動する従来の燃焼器としては、第５図に示す如く、スワ
ラー２を設けたパイロット燃焼領域３と、パイロットバ
ーナー１からの一次燃料F1を一次燃焼により保炎させ、
次にこのパイロット燃焼領域３の径D1よりも径D2が大き
い予混合燃焼領域４、即ち主燃焼領域にてあらかじめ二
次燃料F2と空気との混合体を燃焼させることにより、そ
の燃焼ガスＧ中のNOx含有量を減らすようにした燃焼器
が拡散・予混合型二段燃焼器として使用されている。
動する従来の燃焼器としては、第５図に示す如く、スワ
ラー２を設けたパイロット燃焼領域３と、パイロットバ
ーナー１からの一次燃料F1を一次燃焼により保炎させ、
次にこのパイロット燃焼領域３の径D1よりも径D2が大き
い予混合燃焼領域４、即ち主燃焼領域にてあらかじめ二
次燃料F2と空気との混合体を燃焼させることにより、そ
の燃焼ガスＧ中のNOx含有量を減らすようにした燃焼器
が拡散・予混合型二段燃焼器として使用されている。
この燃焼器の場合、パイロット燃焼領域３では約600
から700℃で燃焼させ、予混合燃焼領域４では700〜1300
℃で燃焼させ、図示されていない後段のガスタービン入
口に1300℃程度の高温の燃焼ガスＧを供給している。
から700℃で燃焼させ、予混合燃焼領域４では700〜1300
℃で燃焼させ、図示されていない後段のガスタービン入
口に1300℃程度の高温の燃焼ガスＧを供給している。
次に、上記のものより更にNOxの低減をはかりうるも
のとして、第４図に示すごとく、一次燃料F1及び燃料用
空気Ａを矢印のごとく供給しながら約400〜500℃で燃焼
させる予熱・予混合燃焼領域５と、触媒燃焼器６からな
る触媒燃焼領域７とを設けて、二次燃料F2と燃焼用空気
Ａをこの触媒燃焼領域７に供給して500〜1300℃で燃焼
を行う触媒燃焼器も使用されている。
のとして、第４図に示すごとく、一次燃料F1及び燃料用
空気Ａを矢印のごとく供給しながら約400〜500℃で燃焼
させる予熱・予混合燃焼領域５と、触媒燃焼器６からな
る触媒燃焼領域７とを設けて、二次燃料F2と燃焼用空気
Ａをこの触媒燃焼領域７に供給して500〜1300℃で燃焼
を行う触媒燃焼器も使用されている。
この燃焼器の場合は触媒燃焼器６を用いることにより
NOxの低減効果があるが、触媒が1300℃の高温に長時間
さらされることになり、このような高温燃焼に長時間耐
える触媒は現在得られていない。また、この高温用の触
媒燃焼器６は比較的大型とならざるをえなく、このよう
な大型の触媒燃焼器６は触媒の担持方法に有効なものが
なく、従って触媒が破壊し易いという問題があり、触媒
の耐用性に問題があった。
NOxの低減効果があるが、触媒が1300℃の高温に長時間
さらされることになり、このような高温燃焼に長時間耐
える触媒は現在得られていない。また、この高温用の触
媒燃焼器６は比較的大型とならざるをえなく、このよう
な大型の触媒燃焼器６は触媒の担持方法に有効なものが
なく、従って触媒が破壊し易いという問題があり、触媒
の耐用性に問題があった。
つまり、従来の触媒燃焼器においては効果的に燃焼す
ることによりNOxを低下させることが可能であるが、触
媒を高温下において反応させなければならないと言う問
題があり、従って触媒の劣化が早い上に、機械的な強度
上も問題があったのである。
ることによりNOxを低下させることが可能であるが、触
媒を高温下において反応させなければならないと言う問
題があり、従って触媒の劣化が早い上に、機械的な強度
上も問題があったのである。
一方、触媒燃焼部を有する触媒燃焼方式のガスタービ
ン燃焼器が特開昭59-107119号公報で提案されている。
しかし、このガスタービン燃焼器は触媒燃焼部に多数の
混合気体供給用パイプを貫通させて触媒の後方に噴出さ
せた燃焼しているので、パイプを設けた分だけ触媒の絶
対量が減少し、この分、持久性が減少するという問題が
ある。
ン燃焼器が特開昭59-107119号公報で提案されている。
しかし、このガスタービン燃焼器は触媒燃焼部に多数の
混合気体供給用パイプを貫通させて触媒の後方に噴出さ
せた燃焼しているので、パイプを設けた分だけ触媒の絶
対量が減少し、この分、持久性が減少するという問題が
ある。
本考案の目的は、触媒燃焼器の持久性を設計通りに維
持すると共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲に
わたってNOxの低減を図り、そして触媒燃焼器の小型化
を図り、更に耐久性の向上を図りうるガスタービン燃焼
器を提供することにある。
持すると共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲に
わたってNOxの低減を図り、そして触媒燃焼器の小型化
を図り、更に耐久性の向上を図りうるガスタービン燃焼
器を提供することにある。
すなわち、本考案のガスタービン燃焼器は、１次燃料
F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域３と、予め混合
させた３次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域
４とを有し、前記パイロット燃焼領域３の後部に２次燃
料F2を供給し、この２次燃料F2を供給する部分より後方
であって、前記予混合燃焼領域４の前部に触媒燃焼器７
を設けて構成されている。
F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域３と、予め混合
させた３次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼領域
４とを有し、前記パイロット燃焼領域３の後部に２次燃
料F2を供給し、この２次燃料F2を供給する部分より後方
であって、前記予混合燃焼領域４の前部に触媒燃焼器７
を設けて構成されている。
本考案に係るガスタービン燃焼器は、拡散燃焼によっ
て１次燃料F1の保炎性を持たせると同時にこのパイロッ
ト燃焼領域３の後段で２次燃料F2を希薄予混合燃焼によ
って低NOx燃焼させるようにしている。
て１次燃料F1の保炎性を持たせると同時にこのパイロッ
ト燃焼領域３の後段で２次燃料F2を希薄予混合燃焼によ
って低NOx燃焼させるようにしている。
そしてパイロット燃焼領域３の後段の２次燃料F2を供
給する拡散予混合燃焼器の下流側に触媒燃焼器７を設け
ることによりガスタービンの部分負荷運転時に、２次燃
料F2が少なくなって予混合燃焼の燃焼効率が低下した場
合に、下流側の触媒燃焼器７で未燃焼分を燃焼させ、触
媒燃焼器７の出口温度をできるだけ高く保持して三次燃
料F3の燃焼効率を向上させることができるように構成さ
れている。
給する拡散予混合燃焼器の下流側に触媒燃焼器７を設け
ることによりガスタービンの部分負荷運転時に、２次燃
料F2が少なくなって予混合燃焼の燃焼効率が低下した場
合に、下流側の触媒燃焼器７で未燃焼分を燃焼させ、触
媒燃焼器７の出口温度をできるだけ高く保持して三次燃
料F3の燃焼効率を向上させることができるように構成さ
れている。
本考案に係る燃焼器は希薄予混合燃焼を主体に行なわ
せることができるために、通常の運転においては触媒燃
焼器７の入口部のガス温度は850〜1000℃程度と高い。
しかし、この程度の温度では例え触媒が劣化した時も触
媒の活性が高いので燃焼効率が高い燃焼を長時間継続す
ることが可能である。
せることができるために、通常の運転においては触媒燃
焼器７の入口部のガス温度は850〜1000℃程度と高い。
しかし、この程度の温度では例え触媒が劣化した時も触
媒の活性が高いので燃焼効率が高い燃焼を長時間継続す
ることが可能である。
また、触媒の有する還元機能により上流側の予混合燃
焼で発生したNOxがN2ガスに還元されて更に低NOx化を図
ることができる。
焼で発生したNOxがN2ガスに還元されて更に低NOx化を図
ることができる。
以下図面を参照して本考案の実施例を説明するが、第
１図は本考案の一実施例におけるガスタービン燃焼器の
縦断面図である。
１図は本考案の一実施例におけるガスタービン燃焼器の
縦断面図である。
まず、第１図に示すガスタービン燃焼器において、耐
熱性の外筒10の内部に設けた内筒11では、第５図の従来
例と同様にスワラー２を設けたパイロット燃焼領域３で
パイロットバーナ１からの１次燃料F1を保炎させて１次
燃焼させる。そしてこのパイロット燃焼領域３の径D1よ
りも径D2の大きな予混合燃焼領域４においてあらかじめ
混合された３次燃料F3と空気とで主燃焼させている。
熱性の外筒10の内部に設けた内筒11では、第５図の従来
例と同様にスワラー２を設けたパイロット燃焼領域３で
パイロットバーナ１からの１次燃料F1を保炎させて１次
燃焼させる。そしてこのパイロット燃焼領域３の径D1よ
りも径D2の大きな予混合燃焼領域４においてあらかじめ
混合された３次燃料F3と空気とで主燃焼させている。
そこで、本考案においては、特に、上記のパイロット
燃焼領域３と予混合燃焼領域４とからなる二段燃焼器の
パイロット燃焼領域３側の径D1の端部に、２次燃料F2で
燃焼する触媒燃焼器13を介設している。
燃焼領域３と予混合燃焼領域４とからなる二段燃焼器の
パイロット燃焼領域３側の径D1の端部に、２次燃料F2で
燃焼する触媒燃焼器13を介設している。
上記の構成からなるガスタービン燃焼器においては、
１次燃料F1を燃焼させるパイロット燃焼領域３において
拡散燃焼による予熱及び保炎を行い、その燃焼温度は40
0〜500℃程度に保持されている。
１次燃料F1を燃焼させるパイロット燃焼領域３において
拡散燃焼による予熱及び保炎を行い、その燃焼温度は40
0〜500℃程度に保持されている。
次に、触媒燃焼領域７において２次燃料F2の触媒燃焼
により500〜1000℃での均一な燃焼が行なわれ、この触
媒燃焼により発生した燃焼ガスに予混合燃焼領域４にお
いて３次燃料F3を付加して燃焼させ、1000〜1300℃の温
度の燃焼ガスＧを発生させて、ガスタービンに導入する
ものである。
により500〜1000℃での均一な燃焼が行なわれ、この触
媒燃焼により発生した燃焼ガスに予混合燃焼領域４にお
いて３次燃料F3を付加して燃焼させ、1000〜1300℃の温
度の燃焼ガスＧを発生させて、ガスタービンに導入する
ものである。
第３図（Ａ）はガスタービン燃焼器の各部の好ましい
温度範囲を示すものであって、触媒燃焼領域７の温度は
850〜1000℃程度である。
温度範囲を示すものであって、触媒燃焼領域７の温度は
850〜1000℃程度である。
第３図（Ｂ）は前記（Ａ）図に対応させて描いた燃焼
器の各部のNOxの発生量と燃焼効率との関係を示してい
る。
器の各部のNOxの発生量と燃焼効率との関係を示してい
る。
本考案は前記のように構成されているので、触媒燃焼
領域７の温度を850〜1000℃に低下させることができる
上に、この領域７の下流側に設けてある予混合燃焼領域
４における燃焼温度を1000〜1300℃程度に低下させるこ
とができる。
領域７の温度を850〜1000℃に低下させることができる
上に、この領域７の下流側に設けてある予混合燃焼領域
４における燃焼温度を1000〜1300℃程度に低下させるこ
とができる。
上記の如く本考案において、パイロット燃焼領域３の
終端部に触媒燃焼器13を介設することにより均一な燃焼
が比較的低温で行なわれ、均一な燃焼が低温で行なわ
れ、従来の装置のように1500℃以上の高温燃焼ガスを発
生しないので、高濃度のNOxを発生させることがない。
終端部に触媒燃焼器13を介設することにより均一な燃焼
が比較的低温で行なわれ、均一な燃焼が低温で行なわ
れ、従来の装置のように1500℃以上の高温燃焼ガスを発
生しないので、高濃度のNOxを発生させることがない。
即ち、触媒燃焼器13は、1000℃以下の低温で均一に反
応するので、この触媒燃焼器13から均一な温度で発生し
た燃焼ガスに、更に均一に予混合された３次燃料F3と空
気を導入することになる。従って、この予混合燃焼領域
４においても均一な燃焼が行なわれる。その結果、1500
℃以上の高温の燃焼ガスが発生しにくくなるのでNOxの
発生量も減少する。
応するので、この触媒燃焼器13から均一な温度で発生し
た燃焼ガスに、更に均一に予混合された３次燃料F3と空
気を導入することになる。従って、この予混合燃焼領域
４においても均一な燃焼が行なわれる。その結果、1500
℃以上の高温の燃焼ガスが発生しにくくなるのでNOxの
発生量も減少する。
一方、触媒燃焼器13の径D1は予混合燃焼領域４の径D2
よりも小さく、従ってこの触媒燃焼器13は小型にできる
と共に、触媒の反応温度を1000℃位に抑えられるので、
その耐久性などが向上する。
よりも小さく、従ってこの触媒燃焼器13は小型にできる
と共に、触媒の反応温度を1000℃位に抑えられるので、
その耐久性などが向上する。
次に、第２図はガスタービン負荷（％）に対するNOx
発生量を線図で示したものであるが、第１図の本考案の
実施例の場合をＡ、第５図の従来の拡散予混合二段燃焼
の場合をＢ、そして従来の拡散燃焼器の場合をＣの各線
図で示しており、これらの線図からも本考案の燃焼器を
採用することにより、NOxの発生量がガスタービン負荷
の上昇につれて従来のものより著しく改善されているこ
とが判る。
発生量を線図で示したものであるが、第１図の本考案の
実施例の場合をＡ、第５図の従来の拡散予混合二段燃焼
の場合をＢ、そして従来の拡散燃焼器の場合をＣの各線
図で示しており、これらの線図からも本考案の燃焼器を
採用することにより、NOxの発生量がガスタービン負荷
の上昇につれて従来のものより著しく改善されているこ
とが判る。
上記のように、本考案のガスタービン燃焼器は、１次
燃料F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域３と、予め
混合させた３次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼
領域４とを有し、前記パイロット燃焼領域３の後部に２
次燃料F2を供給し、この２次燃料F2を供給する部分より
後方であって、前記予混合燃焼領域４の前部に触媒燃焼
器７を設けて構成されている。
燃料F1を拡散燃焼させるパイロット燃焼領域３と、予め
混合させた３次燃料F3と空気とを燃焼させる予混合燃焼
領域４とを有し、前記パイロット燃焼領域３の後部に２
次燃料F2を供給し、この２次燃料F2を供給する部分より
後方であって、前記予混合燃焼領域４の前部に触媒燃焼
器７を設けて構成されている。
従って、触媒燃焼器７の持久性を設計通りに維持する
と共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲にわたっ
て低NOxの燃焼ができるという効果がある。
と共に、部分負荷から定格運転までの広い範囲にわたっ
て低NOxの燃焼ができるという効果がある。
また、触媒燃焼器を従来のものに比べてより小さくで
きるので、その製作性及び耐久性にすぐれると共に低価
格で製作できるという利点がある。
きるので、その製作性及び耐久性にすぐれると共に低価
格で製作できるという利点がある。
更に、触媒燃焼器７の部分での温度上昇を約500〜100
0℃の範囲に抑えることができるので従来の触媒燃焼器
のごとく1300℃に達することがなく、触媒の耐久性が更
に向上することになる。
0℃の範囲に抑えることができるので従来の触媒燃焼器
のごとく1300℃に達することがなく、触媒の耐久性が更
に向上することになる。
第１図は本考案の一実施例におけるガスタービン燃焼器
の縦断面図、第２図は第１図の実施例における燃焼器及
びそれぞれ異なる従来例における燃焼器のガスタービン
負荷に対するNOx発生量を示す線図、第３図（Ａ）は第
１図のガスタービン燃焼器における好ましい燃焼温度を
示し図、第３図（Ｂ）は（Ａ）図に対応して描いたNOx
の発生量と燃焼効率を示す図である。そして第４図及び
第５図はそれぞれ異なる従来例における燃焼器の縦断面
図である。 ３……パイロット燃焼領域、４……予混合燃焼領域、７
……触媒燃焼領域、13……触媒燃焼器、F1……一次燃
料、F2……二次燃料、F3……三次燃料。
の縦断面図、第２図は第１図の実施例における燃焼器及
びそれぞれ異なる従来例における燃焼器のガスタービン
負荷に対するNOx発生量を示す線図、第３図（Ａ）は第
１図のガスタービン燃焼器における好ましい燃焼温度を
示し図、第３図（Ｂ）は（Ａ）図に対応して描いたNOx
の発生量と燃焼効率を示す図である。そして第４図及び
第５図はそれぞれ異なる従来例における燃焼器の縦断面
図である。 ３……パイロット燃焼領域、４……予混合燃焼領域、７
……触媒燃焼領域、13……触媒燃焼器、F1……一次燃
料、F2……二次燃料、F3……三次燃料。
Claims (1)
- 【請求項１】１次燃料（F1）を拡散燃焼させるパイロッ
ト燃焼領域（３）と、予め混合させた３次燃料（F3）と
空気とを燃焼させる予混合燃焼領域（４）とを有し、前
記パイロット燃焼領域（３）の後部に２次燃料（F2）を
供給し、この２次燃料（F2）を供給する部分より後方で
あって、前記予混合燃焼領域（４）の前部に触媒燃焼器
（７）を設けてなるガスタービン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987097341U JPH08610Y2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ガスタービン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987097341U JPH08610Y2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ガスタービン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS648055U JPS648055U (ja) | 1989-01-17 |
| JPH08610Y2 true JPH08610Y2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=31322722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987097341U Expired - Lifetime JPH08610Y2 (ja) | 1987-06-26 | 1987-06-26 | ガスタービン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08610Y2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59107119A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-21 | Toshiba Corp | ガスタ−ビンの燃焼法 |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP1987097341U patent/JPH08610Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS648055U (ja) | 1989-01-17 |
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