JPS59180220A - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents

ガスタ−ビン燃焼器

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Publication number
JPS59180220A
JPS59180220A JP5376883A JP5376883A JPS59180220A JP S59180220 A JPS59180220 A JP S59180220A JP 5376883 A JP5376883 A JP 5376883A JP 5376883 A JP5376883 A JP 5376883A JP S59180220 A JPS59180220 A JP S59180220A
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JP
Japan
Prior art keywords
combustion
catalyst
fuel
air
gas turbine
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.)
Pending
Application number
JP5376883A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomiaki Furuya
富明 古屋
Terunobu Hayata
早田 輝信
Chikau Yamanaka
矢 山中
Junji Hizuka
肥塚 淳次
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5376883A priority Critical patent/JPS59180220A/ja
Publication of JPS59180220A publication Critical patent/JPS59180220A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23RGENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/40Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the use of catalytic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 不光明は、ガスタービン発′屯システムに使用するガス
タービン燃焼器に関し、史に詳しくは、燃焼時(1生ず
る屋素譚化物(以下、NOxと称ず)の発生量が少なく
、且つ、燃焼効率が良好で、触媒が長寿命化された触媒
燃焼方式ガスタービン燃焼器ζ二関する。
〔光電の技術的背景とその問題点〕
近年、石油員′IJj、等の枯渇化(=伴ない、種々の
代替エネルギーが希求されておシ、一方では、エネルギ
ー資諒の効率的使用が要求されている。これらの要求に
答えるものの中(二は、例えば、燃料として天然ガスを
使用するガスタービン・ヌテームタービン破合すイクル
兄也システム或いは石炭ガス化ガスタービン・ヌブーー
ムタービン複合すイクル発′屯システム等が挙げられ、
検討さ2tつつある。
これらのガスタービン・ヌテームタービン複合サイクル
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(−よる光電システム(二比較して、発電効率が
高いため(二、将来、その生産量の瑠刀口が予想される
天然ガスや石炭ガス化ガス等の燃料を、有効(二電力(
二変換できる発「にシステムとして期待されている。
ガスタービン発′磁システム(二おいて使用されて−る
ガスタービン燃焼器は、従来より燃料と空気の混合物を
、スパークプラグ等を用いて有人して均−系の燃焼を行
なっている。こ・のような燃焼器の一例を、第1図(=
示す。第1図の燃焼器は、燃料ノズル1から噴射された
燃料が、燃焼用免気3と混合され、スパークプラグ2(
二より着火されて燃焼するものである。そして、燃焼し
た気体は、冷却空気4及び猫釈空気5を加えられて、所
定のタービン入口温要捷で冷却・希釈された後、タービ
ンノズル6からガスタービン内(二噴射される。このよ
うな従来の燃焼器における本人な問題点の一つは、燃料
の燃焼時において、N’Oxガスの生成量が多いことで
ある。
上記したNOxが生成する理由は、燃料の燃焼時におい
て、高温部が存在することによるものである。NOxは
、通常、燃料中に諸系成分が存在していない場合には、
燃焼用空気中の屋累と酸系が以下に示す式により反応し
て生成する。
N2 十02 : 2NO 上記反応は、高温になる程、右側に移行して一醒化窒素
(NO)の生産量が増加゛Tる。Noの一部は更に酸化
されて二ば化窒素(NO2>を生成する。
第2図は、従来のガスタービン燃焼器における流体の流
れ方向の温囲分布を示すものである。図(1示した如く
、燃焼器内の温度分布は極大値を持つておシ、最高温度
(二連した俊は、冷却及び希釈免気によシ所定のタービ
ン入口温度1て冷却されている。燃焼器内の最高温度は
、2000’Cにも達するゴ易汗があるため(二、この
近辺(−おいてはNOxの生成量が急拡に増加する。こ
のよう(二、従来のガスタービン燃焼器には、部分的(
二商温部が存在するため(二、NOxの生成量が多いと
いう問題点があり、従って、排煙脱硝装置弄を設けねば
ならず、装置が複雑(−なる等の問題点をも有している
このようなガスタービン燃尻器の問題点を解決するため
(二、柚々の燃焼方式が検電さねている。
生成するNOx量を低減することができ7tば、排煙脱
硝装置を省略或いは簡略化することができるが、かかる
低NOx化を目的とした燃焼方式とし、て、次のものが
挙げられる。(]、)水蒸気或いは水噴射を行なう方式
、(2)燃焼空気を二段に分けて尋人し、燃料を燃焼さ
せる二段燃焼方式、(3)排カス1与Off環方式。し
かしながら、これらの方式は、必ずしも(両足のいくも
のではなく、(1)の方式は、水魚A或いは水を噴射す
るために熱効率が悲く、(2)の方式は、二段階で空−
Af L9人するために、それぞれ導入する空気−薇の
A節・と充分注意しなければならず、又、燃焼器内の最
高温度が禾だ九分低くはないために、NOx fiの低
減効果も充分でなく、更C二、(3)の方式は、大気圧
下での燃焼には適用可すにであるが、ガスタービン燃焼
器の様に、高圧中で燃焼させる場合には不適である等の
問題点がある。
−力(二おいて、」1記した気相のみ(二おける均−系
反比、による方式に対して、最近、同相である触媒を用
いた不拘−示燃胱方式(以下、力虫媒燃焼方式とゼ■\
す)が提茶されている。肚妹燃焼万式は、触媒を用いて
燃料と空気の混合物を燃焼せしめるもので6D、この方
式(二よれば、比較的低温で燃焼を開始させることがで
き、冷却用空気を必要とせず、燃焼用空気が増加するた
めC二、最高温度が低くなり、従って、発生するNOx
量を極めて少なくすることがロエ能でわる。又、タービ
ン入口1M度も従来のものと変わりなく、燃料を元金燃
焼させることができる。第3図は、このような触媒燃焼
方式の燃焼器の概念図であジ、触媒充填部7には−・ニ
カム構造の触媒悴が充遺されたものである。
尚、弗1図と同じ装置、物質である〕局舎には、同じ符
号を付しである。第4図は、上d己したガスタービン燃
焼器の中で、a、従来の燃焼方式、b:二段燃焼方式、
C;触媒燃焼方式(二おける、それぞれの燃焼器内の温
度分布をボずものである。触媒燃焼方式では、他の方式
と比奴して最、司温駄が低く、低温から保々(二不均−
系の燃焼反応が藏こp、途中から均−系の燃焼反応を伴
って燃焼が退行していることがわかる。かがる触媒燃焼
方式の燃焼器(−使用されている触媒は、賃包属系の触
媒でめシ、それがハニカム構造に戟形されて一段充填さ
れている。しかしながら、この様な燃尻器においては、
流体の流れ方向(二おりる温吸がある程度以上に上昇す
ると、白金等のメを笠属が劣化し、触媒の・匝用寿命が
短いというflj題点がりる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記した問題点を解γ′oし、触媒燃
焼方式の燃焼器を更に改良して、燃焼時に生成するNO
x量が極めて少量で、且つ、燃焼効率が良好であり、触
媒が長寿命化された触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器
を提供することにある。
し発明の概要J 本発明は燃料と金気との混合物を、複数の触媒体を介し
て触媒燃焼方式(二より燃焼させるガスタービン燃焼器
(−おいて、前段(二貴金属を担持したランタンクロマ
イトを主成分とし、た]−二カム触媒体を設けたガスタ
ービン燃焼器である。
つまり本発明は多段の触媒体を用いた触媒燃焼方式のノ
ブスタービン燃焼器において、前段(二特異な発熱性を
有する〜ミ媒体を設ける事を骨子とするものである。
なお本発明(二剤いるランタンクロマイトを主成分とし
たー・ニカム触媒体とは90%以上のランタンクロマイ
トからなυ、残部は成形体となるものである。
本発明を断面偵成例を示す第5図によシ説明する。本発
明に係るガスタービン燃焼器は通常の貢金属を担持した
m;カム触媒体7とその前段側(−設置された貢金属を
担持としランタンクロマイトを主成分としたハニカムP
J出媒体8と、その間に設置された2次燃料ノズル10
及び最上θILの1次燃料ノズル11を具備しており、
貢金属・と担」寺したランタンクロマイトを土]戊分と
したハニカム乃虫媒捧8は発PIA性を具備してお9辿
屯(二よp発熱するようになっている。1次燃イ→ノズ
ル11から償射さオした燃料12は燃焼用空気3と混合
し、ランタンクロマイトを担体としたハニカム触媒体8
を通過する。
この時、前記触媒体8は通紙(二よって兄;(42して
いるので、燃料12と燃焼用空気3との混性ヌ’yL7
)温度が低くても触媒燃焼が起る。一旦触妹燃焼が起l
Lば、この触媒の温度は一力と燃焼熱によって維持され
る。このランタンクロマイトを担体とした触媒体8で1
次燃料の全Jicわるいは一部が燃焼し、後段のハニカ
ム触媒体7で触媒燃焼が匙るのに必要な温度まで2次燃
料13と燃焼用空気3とを力11〆々する。加熱さした
混合気は後段のハニカム融妹俸7で触媒燃焼し、低NO
x、尚効率が達成される。
通さ運転の場合は燃焼用空気は300’C−まで既(二
昇温しでいるので、ランタンクロマイトをj置体とした
触媒体8の部分では、全燃料の10〜30袈が燃焼1−
れは光分であると考えられる。また、起動時(二は、ラ
ンタンクロマイトを担体とした/9!ll媒体8の部分
だけで燃焼を行なわせることが町目しであるため(ユ、
従来の触媒燃焼法の欠点である起動の困難さもなくなる
。ランタンクロマイトを担体とした触媒体8の部分での
供給する燃料12と燃焼用空気3との比率はM論比付近
が燃焼速度が最大であ勺燃焼開始温度も最低であるため
(=好しい。この時、ランタンクロマイトを担体とした
触媒体8で全ての燃料を鮎焼させる必要はない。
以下に本発明の効未金具体的に示すために実施例を7P
、ず。
〔発明の実施例〕
内嵌30 ノ+浦の反応前にハニカム触媒体100 m
m厚と、pt ’c +ii持したランタンクロマイト
を主成分とし発熱性を有したハエカム触媒体20 mm
厚とを設直し天然ガスと空気との混合気を、ランタンク
ロマイトを担体とした触媒体の上流側とハニカム広媒体
およびランタンクロマイトを担体とした触媒体の間の2
ケ所(二共給した。υKttの分自己は2:8とした。
また、前者の天然ガス/空気比は007とし、全体の天
然ガス/空気比は0.03とした。ランタンクロマイト
を担体とした肛媒体の温度は500”Ci二なるよう(
ニー流(二よって訓1゛叶した。仄(二比較例−1とし
て前ム己ランタンクロマイトを担体とした触媒体の代p
に後段の一ヘニカム瑯媒と回じものを20 mla充横
した。上記実施例及び比較例−1(二ついて混合気のI
tKを上昇しながら出口の全炭化水素(THC)。
NOx Oi度を測定した。欠(二比較例−2として、
r2iJi己実〃他例(二おい−C,げIJ設の縞媒の
代りにバーナを用いて元金燃焼して行なった。
こ八らの笑験結釆を第6区j(二示した3、この結釆芙
施例のTHC曲緋dは供給混合気温度がbo ”c程度
から急激(二減少し、燃焼が起っているか、比較例−1
のTHC(曲+1 e )は、500 ’C以上でない
と燃焼が起らない。また比較例−2のTHC(bil+
碌f)は低いが1’JOx嬢度(曲線i)が他の笑顔埴
よρ非常に市。な2図甲曲、尿gは実泥′しUの1QO
x該度を、曲線りは比較例−2のNOx 磯波をそ4し
それ示す。
このように不発明を用いると、1氏NOxでイ昆合気温
吸が低くても兄全燃焼することが可能である。
4・ 区1自jの1−11LILな説明第1図は辿′濱
のガスタービン燃焼器の概念図、第2図は通′mのガス
タービン燃焼器の温度分布を示す図、第3図は触媒燃焼
方式のカスタービン族かb器の概念図、第4図は通常の
ガスタービン燃焼器tal 、二段式ガスタービン燃焼
器(ムj及び油媒燃焼方式ガスタービン燃焼器tc+に
おけるそれぞれの温贋分布を示す図、第5図は本発明に
係るカスタービンの燃焼器の断面図、第6図は本発明の
効果を示す特性図 1・・・燃料ノズル、   2・・・スパークプラグ、
3・・・燃焼用空気、   4・・・冷却用視気、5・
・・希釈用空気、   6・・・タービンノズル、7・
・・ハニカム触媒体、 8・・・ランタンクロマイトを王城分とする一ヘニカム
触媒体、9・・・電源、      10・・・2次燃
料ノズル、11・・・1次燃料ノズル、12・・1次燃
料、13・・・2次燃料、 第1図 第2図 通瞥惚達巻−軟分午 第3図 第4図 各戸溪呑の1文飾 第 5 図 第6図 やキ室合)も(r迩。1臣1隻じtっ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l)燃料と空気との混付物を仮数の触媒体を介して触媒
    燃料方式により燃焼させるガスタービン燃焼器(−おい
    て、前段(1貴金属を担持したランタンクロマイトを土
    成分としたm=カム触媒体を設けた事f:特徴とするガ
    スタービン燃焼器。
JP5376883A 1983-03-31 1983-03-31 ガスタ−ビン燃焼器 Pending JPS59180220A (ja)

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JP5376883A JPS59180220A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 ガスタ−ビン燃焼器

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JP5376883A JPS59180220A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 ガスタ−ビン燃焼器

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JPS59180220A true JPS59180220A (ja) 1984-10-13

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ID=12951986

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JP5376883A Pending JPS59180220A (ja) 1983-03-31 1983-03-31 ガスタ−ビン燃焼器

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