JP2523500B2 - Gas turbine combustor - Google Patents

Gas turbine combustor

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JP2523500B2
JP2523500B2 JP61125682A JP12568286A JP2523500B2 JP 2523500 B2 JP2523500 B2 JP 2523500B2 JP 61125682 A JP61125682 A JP 61125682A JP 12568286 A JP12568286 A JP 12568286A JP 2523500 B2 JP2523500 B2 JP 2523500B2
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gas turbine
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輝信 早田
富明 古屋
矢 山中
淳次 肥塚
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【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は、触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器に関
し、さらに詳しくは、広い負荷範囲で運転可能なガスタ
ービン燃焼器に関する。
Description: TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a catalytic combustion type gas turbine combustor, and more particularly to a gas turbine combustor operable in a wide load range.

[発明の技術的背景とその問題点] 近年、石油資源等の枯渇化に伴い、種々の代替エネル
ギーが要望されており、一方ではエネルギー資源の効率
的使用が要求されている。これらの要求に答えるものの
中には、例えば燃料として天然ガスを使用するガスター
ビンと、スチームタービンとを複合したコンバインドサ
イクル発電システムが検討されつつある。この複合した
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発電効率が高いため
に、将来その生産量の増加が予想される天然ガス燃料
を、有効に変換できる発電システムとして期待されてい
る。ガスタービン発電システムにおいて使用されている
ガスタービン燃焼器は、燃料と空気の混合物をスパーク
プラグ等を用いて着火して均一系の燃焼を行なってい
る。このような燃焼器の一例を第2図に示すと、燃焼器
1において、燃料供給口、すなわち、燃料ノズル3から
燃焼管2内に噴射された燃料が空気流入口2aより導入さ
れる燃焼用空気5と混合され、スパークプラグ4により
着火されて燃焼するものである。そして燃焼した気体は
更に冷却空気6と希釈空気7を加えられて、所定のター
ビン入口まで冷却・希釈された後、出口端8からガスタ
ービン内に噴射される。このような従来の燃焼器におけ
る重大な問題点の一つは、燃料の燃焼時において窒素酸
化物(NOx)ガスの生成量が多いことである。
[Technical Background of the Invention and Problems Thereof] In recent years, with the depletion of petroleum resources and the like, various alternative energies have been demanded, and on the other hand, efficient use of energy resources has been demanded. Among those that meet these requirements, a combined cycle power generation system that combines a gas turbine that uses natural gas as a fuel and a steam turbine is being studied. This combined power generation system has higher power generation efficiency than the conventional steam turbine power generation system that uses fossil fuels. Therefore, it is possible to effectively convert natural gas fuel, whose production is expected to increase in the future. Is expected as. A gas turbine combustor used in a gas turbine power generation system ignites a mixture of fuel and air using a spark plug or the like to perform homogeneous combustion. An example of such a combustor is shown in FIG. 2. In the combustor 1, the fuel injected from the fuel supply port, that is, the fuel nozzle 3 into the combustion pipe 2 is introduced from the air inlet 2a for combustion. It is mixed with air 5, ignited by the spark plug 4 and burned. Then, the burned gas is further added with cooling air 6 and dilution air 7, cooled and diluted to a predetermined turbine inlet, and then injected from the outlet end 8 into the gas turbine. One of the serious problems in such a conventional combustor is that a large amount of nitrogen oxide (NOx) gas is produced during combustion of fuel.

このNOxガスが生成される理由は、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、燃料中に窒素成分が存在していない場合には、燃焼
用空気中の窒素と酸素が次式に示す反応を生じて生成さ
れる。
The reason why this NO x gas is generated is that there is a high temperature portion during the combustion of the fuel. NOx is usually produced by the reaction of nitrogen and oxygen in the combustion air with the following equation when no nitrogen component is present in the fuel.

N2+O22NO ………(1) 上記反応は高温になる程、右側に移行して一酸化窒素
(NO)の生成量が増加する。NOの一部は更に酸化されて
二酸化窒素(NO2)を生成する。
N 2 + O 2 2NO (1) The higher the temperature of the above reaction, the more it shifts to the right and the amount of nitric oxide (NO) produced increases. Part of NO is further oxidized to produce nitrogen dioxide (NO 2 ).

第3図は、従来のガスタービン燃焼器における流体の
流れ方向の温度分布を示すものである。図に示した如
く、燃焼器内の温度分布は極大値を持っており、最高温
度に達した後は、冷却および希釈空気により所定のター
ビン入口温度まで冷却されている。燃焼器内の最高温度
は2000℃にも達する場合があるために、斜線で示したこ
の近辺においてはNOxの生成量が急激に増加する。この
ように、従来のガスタービン燃焼器には、部分的に高温
部が存在するためにNOxの生成量が多いという問題点が
あり、このため排煙脱硝装置等を設けなければならず、
装置が複雑になる等の問題もあった。
FIG. 3 shows a temperature distribution in a fluid flow direction in a conventional gas turbine combustor. As shown in the figure, the temperature distribution in the combustor has a maximum value, and after reaching the maximum temperature, it is cooled to a predetermined turbine inlet temperature by cooling and dilution air. Since the maximum temperature in the combustor can reach 2000 ° C, the amount of NOx produced sharply increases near this shaded area. As described above, the conventional gas turbine combustor has a problem that a large amount of NOx is produced due to the presence of a high temperature part in part, and therefore, a flue gas denitration device or the like must be provided.
There was also a problem that the device became complicated.

このようなガスタービン燃焼器の問題点を解決するた
め、燃焼空気を二段に分けて導入し、燃料を燃焼させる
二段燃焼方式が検討されている。しかるにこの方式は二
段階で空気を導入するために夫々導入する空気量の調整
を十分に注意しなければならず、また燃焼器内の温度も
比較的高く、NOx量の低減効果も充分でない。
In order to solve such a problem of the gas turbine combustor, a two-stage combustion system in which combustion air is introduced in two stages and fuel is combusted is being studied. However, this method requires careful attention to the adjustment of the amount of air to be introduced in order to introduce air in two stages, the temperature inside the combustor is relatively high, and the effect of reducing the amount of NOx is not sufficient.

そこで、上述の如き気相のみにおける均一系反応によ
る方式に対して、最近、固相である触媒を用いた不均一
系燃焼方式(以下触媒燃焼方式と称す)が提案されてい
る。
In view of the above, a heterogeneous combustion method using a solid-phase catalyst (hereinafter referred to as a catalyst combustion method) has been recently proposed, as opposed to the above-mentioned method using a homogeneous reaction only in the gas phase.

触媒燃焼方式は、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あり、この方式によれば比較的低濃
度の燃料でも燃焼を開始させることができるため、燃焼
時の最高温度が低くなり、冷却用空気も必要としないか
あるいはその必要量を減少させることが可能である。こ
うして最高温度を低くした効果、発生するNOx量を極め
て少なくすることが可能になる。またタービン入口温度
も従来のものと変りなく燃料を完全燃焼させることがで
きる。
The catalytic combustion method uses a catalyst to burn a mixture of fuel and air.This method allows combustion to be started even with relatively low-concentration fuel, thus lowering the maximum temperature during combustion. No cooling air is required, or the required amount can be reduced. In this way, the effect of lowering the maximum temperature and the amount of NOx generated can be extremely reduced. Further, the turbine inlet temperature is the same as the conventional one, and the fuel can be completely burned.

第4図はこのような触媒燃焼方式の燃焼器の一例を示
すもので、燃料ノズル3から噴射された一部の燃料が燃
焼用空気5と混合され、スパークプラグ4により着火燃
焼して予熱源としている。更に別の燃料ノズル3aから残
りの燃料が噴射され、燃焼用空気5と混合し、貴金属系
の触媒をセラミック等で形成されたハニカム構造体の流
路に被覆してなる燃焼触媒9において不均一系燃焼が進
行するものである。
FIG. 4 shows an example of such a catalytic combustion type combustor, in which a part of the fuel injected from the fuel nozzle 3 is mixed with the combustion air 5 and ignited and burned by the spark plug 4 to be a preheating source. I am trying. The remaining fuel is injected from another fuel nozzle 3a, mixed with the combustion air 5, and nonuniform in the combustion catalyst 9 formed by coating the noble metal-based catalyst on the flow path of the honeycomb structure formed of ceramic or the like. System combustion progresses.

第5図は燃焼器内の温度分布を示すもので、図中曲線
aは第2図に示す従来の通常燃焼方式によるもの、曲線
bは二段燃焼方式によるもの、曲線cは触媒燃焼方式に
よるもので、図からも明らかな如く触媒燃焼方式による
ものは、その最高温度が最も低く、好ましいものであ
る。
FIG. 5 shows the temperature distribution in the combustor. In the figure, curve a is based on the conventional normal combustion system shown in FIG. 2, curve b is based on the two-stage combustion system, and curve c is based on the catalytic combustion system. As is clear from the figure, the catalytic combustion method is preferable because it has the lowest maximum temperature.

ところが、このような触媒燃焼方式のガスタービン燃
焼器には以下のような問題がある。すなわち、燃焼器に
設置される触媒は、流速や、燃料濃度などのある最適条
件に対して設計されるため、全負荷にわたって安定な運
転状態を維持することは困難である。具体的には触媒の
設計条件より流速が遅い条件あるいは燃料濃度が高い条
件下では、触媒温度が高くなり、極端な場合には、触媒
の劣化あるいは破損が発生することがある。一方、逆
に、流速が速くなるか、あるいは燃料濃度が低くなる条
件下では触媒燃焼が起こらないなどの不都合が生ずる。
However, such a catalytic combustion type gas turbine combustor has the following problems. That is, since the catalyst installed in the combustor is designed for certain optimum conditions such as the flow velocity and the fuel concentration, it is difficult to maintain a stable operating state over the entire load. Specifically, the catalyst temperature rises under the condition that the flow velocity is slower than the catalyst design condition or the fuel concentration is high, and in extreme cases, the catalyst may be deteriorated or damaged. On the other hand, conversely, under the condition that the flow velocity is high or the fuel concentration is low, there is a disadvantage that catalytic combustion does not occur.

[発明の目的] 本発明は従来のかかる問題を解消し、広い範囲の負荷
にわたって安定した運転が可能な触媒燃焼方式のガスタ
ービン燃焼器の提供を目的とする。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to provide a catalytic combustion type gas turbine combustor capable of stable operation over a wide range of loads.

[発明の概要] 本発明者らは、上記目的を達成すべく、燃焼器の構
造、とくに燃焼管の構造に焦点を絞って鋭意研究を重ね
る中で、種々の燃焼方式の中で、燃焼負荷領域は狭い
が、窒素酸化物の生成を抑制しうるという利点を有する
予混合燃焼方式に着目し、この予混合燃焼方式と、通常
の触媒燃焼方式とを組み合わせて、始動時を含む負荷変
動は予混合燃焼で対応することとすれば、触媒への負荷
を一定に保つことが可能であることを見出して本発明を
完成するに到った。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies focusing on the structure of a combustor, particularly the structure of a combustion tube. Although the area is narrow, we focus on the premixed combustion method that has the advantage of being able to suppress the production of nitrogen oxides, and by combining this premixed combustion method with a normal catalytic combustion method, the load fluctuation including the start time The present invention has been completed by finding that it is possible to keep the load on the catalyst constant if the premixed combustion is used.

すなわち、本発明のガスタービン燃焼器は、空気流入
口および燃料供給口を有する触媒燃焼室および該触媒燃
焼室の下流端で該触媒燃焼室と連通し、空気流入口およ
び燃料供給口を有する予混合燃焼室とがそれぞれ独立に
配されてなる燃焼管を備えたことを特徴とする。
That is, the gas turbine combustor of the present invention has a catalyst combustion chamber having an air inlet and a fuel supply port, and a downstream end of the catalyst combustion chamber, which communicates with the catalyst combustion chamber and has an air inlet and a fuel supply port. It is characterized in that it is provided with a combustion tube in which the mixed combustion chamber is arranged independently of each other.

以下、本発明のガスタービン燃焼器を第1図にもとづ
いて説明する。
Hereinafter, the gas turbine combustor of the present invention will be described with reference to FIG.

第1図は本発明のガスタービン燃焼器の基本構造の一
例を示す図であり、図中、第2図および第4図と同一の
構成要素には同一の符合を付してある。まず、本発明の
ガスタービン燃焼器11において、燃焼管2は触媒燃焼室
2bと、予混合燃焼室2dとから構成されている。この予混
合燃焼室2dは触媒燃焼室2bの下流端近傍位置に充填され
た触媒9の周囲に(図にあっては環状に)配設されてお
り、空気流入口2cおよび燃料供給口すなわち燃料ノズル
3bおよびスパークプラグ10を有している。そして、該予
混合燃焼室2dは、触媒燃焼室2bの下流端2eで、当該燃焼
室2bと連通している。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the basic structure of a gas turbine combustor of the present invention, in which the same components as those in FIGS. 2 and 4 are designated by the same reference numerals. First, in the gas turbine combustor 11 of the present invention, the combustion pipe 2 is a catalytic combustion chamber.
2b and a premix combustion chamber 2d. The premixed combustion chamber 2d is arranged around the catalyst 9 filled in the vicinity of the downstream end of the catalyst combustion chamber 2b (in the drawing, in an annular shape), and has an air inlet 2c and a fuel supply port, that is, a fuel. nozzle
It has 3b and a spark plug 10. The premixed combustion chamber 2d communicates with the combustion chamber 2b at the downstream end 2e of the catalytic combustion chamber 2b.

かかる燃焼器11において、予混合燃焼室2dは触媒燃焼
室2bと独立したものであればよく、第1図のように触媒
燃焼室2bの周囲に環状に配設された構造に限られるもの
ではない。すなわち、例えば、上記とは逆に予混合燃焼
室の周囲に触媒燃焼室が環状に配されたもの、あるい
は、燃焼管の長手方向に隔壁を設けて2分割し、一方を
予混合燃焼室、他方を触媒燃焼室としたものなどであっ
てもよい。また、触媒燃焼室2bと予混合燃焼室2dとの容
積比は、触媒の活性、燃料の種類、要求される燃焼ガス
温度などにより適宜設定することが望ましいが、通常は
触媒燃焼室2bと予混合燃焼室2dとの流路断面積の比が6:
5〜9:1程度であることが好ましい。さらに、燃焼管2の
連通部2eにおける流路2fを拡径した構造とすると、予混
合燃焼時に該拡径された流路2fで生じた燃焼渦流により
保炎効果が向上し予混合燃焼が安定化するという利点が
ある。
In such a combustor 11, the premix combustion chamber 2d may be independent of the catalyst combustion chamber 2b, and is not limited to the structure in which it is annularly arranged around the catalyst combustion chamber 2b as shown in FIG. Absent. That is, for example, contrary to the above, one in which the catalytic combustion chamber is annularly arranged around the premixing combustion chamber, or a partition wall is provided in the longitudinal direction of the combustion tube to divide the catalyst tube into two parts, one of which is the premixing combustion chamber, The other may be a catalytic combustion chamber. Further, the volume ratio of the catalytic combustion chamber 2b and the premixed combustion chamber 2d is preferably set appropriately depending on the activity of the catalyst, the type of fuel, the required combustion gas temperature, etc. The ratio of the flow passage cross-sectional area with the mixed combustion chamber 2d is 6:
It is preferably about 5 to 9: 1. Further, if the flow passage 2f in the communication portion 2e of the combustion tube 2 is expanded in diameter, the combustion vortex generated in the expanded flow passage 2f during premix combustion improves the flame holding effect and stabilizes the premix combustion. The advantage is that

かかる構造のガスタービン燃焼器11において、始動時
には、まず燃料ノズル3bより予混合燃焼室2dに燃料が供
給され、スパークプラグ10により予混合燃焼を起こさせ
る。ついで、燃料ノズル3から触媒燃焼室2b内に燃料を
供給し、スパークプラグ4により着火して触媒燃焼が開
始する温度までガス温度を上昇させ、さらに、燃料ノズ
ル3aから触媒燃焼させる燃料を供給して触媒9による燃
焼を起こさせる。このとき、従来の燃焼器では触媒を通
過した未燃ガスがそのまま大気中で放出されるという問
題がある。しかしながら、本発明の燃焼器では、上記の
予混合燃焼時の熱源により触媒9を通過直後に完全に燃
焼するため従来のような不都合は解消される。
In the gas turbine combustor 11 having such a structure, at the time of starting, fuel is first supplied from the fuel nozzle 3b to the premix combustion chamber 2d, and the spark plug 10 causes premix combustion. Next, fuel is supplied from the fuel nozzle 3 into the catalytic combustion chamber 2b, the gas temperature is raised to a temperature at which the spark plug 4 ignites and catalytic combustion starts, and further, fuel for catalytic combustion is supplied from the fuel nozzle 3a. Combustion by the catalyst 9 is caused. At this time, in the conventional combustor, there is a problem that the unburned gas that has passed through the catalyst is directly discharged into the atmosphere. However, in the combustor of the present invention, the inconvenience as in the prior art is eliminated because the heat source during the premixed combustion completely burns the catalyst 9 immediately after passing through it.

さらに、触媒燃焼が開始した後は、触媒燃焼室2bの燃
料ノズル3および3aからの燃料供給量を、該燃焼器の負
荷変動によらず、常に最適値に固定することが、触媒燃
焼を安定に維持し、かつ、触媒の寿命を長くする上で好
ましい。そして、当該負荷変動は、予混合燃焼室2dの燃
料ノズル3bからの燃料供給量を変動させることにより相
殺されて、触媒への負荷が常に一定に保たれる。具体的
には、燃焼器11において、触媒9の設計条件より流速が
遅いかあるいは燃料濃度が高くなる条件では、燃料ノズ
ル3bからの燃料供給量を低く抑えて触媒の温度上昇によ
る劣化を防止し、逆に、流速が早くなるかあるいは燃料
濃度が低くなる条件では、燃料ノズル3bからの燃料供給
量を増大せしめて触媒の温度低下を防止する。
Further, after the catalytic combustion is started, it is possible to stabilize the catalytic combustion by always fixing the fuel supply amount from the fuel nozzles 3 and 3a of the catalytic combustion chamber 2b to an optimum value regardless of the load fluctuation of the combustor. It is preferable to maintain the temperature at a low level and to extend the life of the catalyst. Then, the load fluctuation is offset by changing the fuel supply amount from the fuel nozzle 3b of the premix combustion chamber 2d, so that the load on the catalyst is always kept constant. Specifically, in the combustor 11, under the condition that the flow velocity is slower or the fuel concentration is higher than the design condition of the catalyst 9, the fuel supply amount from the fuel nozzle 3b is kept low to prevent the catalyst from being deteriorated due to the temperature rise. Conversely, under the condition that the flow velocity becomes fast or the fuel concentration becomes low, the fuel supply amount from the fuel nozzle 3b is increased to prevent the catalyst temperature from decreasing.

なお、かかる予混合燃焼においては、燃焼温度が1600
℃を超えるとNOxが急激に発生するため、これを考慮し
て燃料ノズル3bからの最大燃料供給量を決定することが
好ましい。さらに、予混合燃焼室2dの空気流入口2cを空
気量が制御可能な構造とすることにより、燃焼器の安定
燃焼可能な負荷領域をさらに拡大することができる。
In such premixed combustion, the combustion temperature was 1600
When the temperature exceeds ° C, NOx is rapidly generated. Therefore, it is preferable to determine the maximum fuel supply amount from the fuel nozzle 3b in consideration of this. Further, by making the air inlet 2c of the premix combustion chamber 2d a structure in which the amount of air can be controlled, it is possible to further expand the load region where stable combustion of the combustor is possible.

[発明の実施例] 第1図に示した如き環状の予混合燃焼室2dを有するガ
スタービン燃焼器11を製造した。そして、燃焼管2の内
側の触媒燃焼室2bと外側の予混合燃焼室2dとの容積比
は、各々の流路断面積の比で3:2とした。そして、燃焼
管2は連通部2eにおいて拡径部2fが形成され、その半径
が50%拡張されている。また、触媒9としては、直径10
0mmφ、長さ120mmの貴金属系触媒を用いた。さらに、燃
料としてはメタンガスを使用し、触媒9へ供給される燃
料/空気混合ガスの温度を450℃、流速を20m/secとし
た。
Embodiment of the Invention A gas turbine combustor 11 having an annular premixed combustion chamber 2d as shown in FIG. 1 was manufactured. The volume ratio between the catalytic combustion chamber 2b inside the combustion tube 2 and the premixed combustion chamber 2d outside was set to 3: 2 in terms of the cross-sectional area of each flow passage. Further, the combustion pipe 2 is formed with the expanded diameter portion 2f in the communication portion 2e, and the radius thereof is expanded by 50%. The catalyst 9 has a diameter of 10
A noble metal catalyst having a diameter of 0 mm and a length of 120 mm was used. Further, methane gas was used as the fuel, the temperature of the fuel / air mixed gas supplied to the catalyst 9 was 450 ° C., and the flow velocity was 20 m / sec.

かかるガスタービン燃焼器11において、まず、始動時
には、燃料ノズル3bより予混合燃焼室2dへ断熱火炎温度
1300℃の燃料を供給し、スパークプラグ10で点火し予混
合燃焼を行なった。ついで、燃料ノズル3から触媒燃焼
室2b内に燃料を供給し、スパークプラグ4により点火
し、ガス温度を450℃まで上昇させた。続いて、燃料ノ
ズル3aから断熱火炎温度が1000℃となるように燃料を供
給した。この状態で触媒9の最高温度は900℃となり、
触媒燃焼室2bでの未燃ガスが触媒9を経て排出される
が、これは上記の予混合燃焼による熱源で燃焼し、出口
8近傍では完全燃焼していることが確認された。
In such a gas turbine combustor 11, first, at the time of starting, the adiabatic flame temperature is passed from the fuel nozzle 3b to the premix combustion chamber 2d.
Fuel of 1300 ° C. was supplied, and spark plug 10 was ignited for premixed combustion. Then, fuel was supplied from the fuel nozzle 3 into the catalytic combustion chamber 2b and ignited by the spark plug 4 to raise the gas temperature to 450 ° C. Subsequently, the fuel was supplied from the fuel nozzle 3a so that the adiabatic flame temperature became 1000 ° C. In this state, the maximum temperature of the catalyst 9 is 900 ° C,
It was confirmed that the unburned gas in the catalytic combustion chamber 2b is discharged through the catalyst 9, but this is burned by the heat source by the above-mentioned premixed combustion and is completely burned in the vicinity of the outlet 8.

つぎに、出口8での燃焼ガス温度を1100から1450℃ま
で変化させるべく、燃料ノズル3bからの燃料供給量を順
次増やしていき、上記温度範囲でのNOx量を測定したと
ころ、1100℃で1.3ppm、1450℃で2.7ppmという低い値が
得られた。以上のことから、始動時および運転中の負荷
変動に対しては予混合燃焼室2dへの燃料供給量を増減し
て対処することにより、触媒温度の過度な上昇を防ぎ、
常に安定な状態で触媒燃焼を行なうことができることが
確認された。
Next, in order to change the combustion gas temperature at the outlet 8 from 1100 to 1450 ° C, the fuel supply amount from the fuel nozzle 3b was gradually increased, and the NOx amount in the above temperature range was measured. As low as 2.7 ppm at ppm and 1450 ° C was obtained. From the above, by dealing with load fluctuations during start-up and during operation by increasing or decreasing the fuel supply amount to the premix combustion chamber 2d, it is possible to prevent an excessive rise in the catalyst temperature,
It was confirmed that catalytic combustion can always be performed in a stable state.

なお、比較のために、第4図に示した如き触媒燃焼の
みのガスタービン燃焼器を使用して同様に出口8での燃
焼ガス温度を高めるために燃料ノズル3aからの燃料供給
量を増加させた。すると、供給量の増加に伴なって触媒
9の温度が上昇し、燃焼ガス温度が1300℃付近となった
ところで触媒9が溶融してしまい、それ以上高温燃焼試
験を継続することはできなかった。
For comparison, a gas turbine combustor with only catalytic combustion as shown in FIG. 4 is used to increase the fuel supply amount from the fuel nozzle 3a in order to increase the combustion gas temperature at the outlet 8 in the same manner. It was Then, as the supply amount increased, the temperature of the catalyst 9 rose, and the catalyst 9 melted when the combustion gas temperature reached around 1300 ° C, and the high temperature combustion test could not be continued any further. .

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明のガスタービ
ン燃焼器は、触媒燃焼室およびこれと下流端で連通する
予混合燃焼室とが独立に配されてなる燃焼管を備えてお
り、まず、始動時にあっては、予混合燃焼からの熱源に
より未燃ガスを完全燃焼せしめることが可能であり、さ
らに始動後は触媒に対する負荷変動を予混合燃焼室にお
ける燃料供給量を増減して相殺することができるため、
従来のように触媒の温度を徒らに高め、触媒の劣化や破
損を招来することなく低NOx燃焼が可能である。しか
も、燃焼器の構造自体も単純であるため、その工業的価
値は極めて大である。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, the gas turbine combustor of the present invention includes the combustion tube in which the catalytic combustion chamber and the premixing combustion chamber communicating with the catalytic combustion chamber at the downstream end are independently arranged. First, at the time of starting, it is possible to completely burn the unburned gas by the heat source from the premixed combustion, and after the start, the load fluctuation on the catalyst is changed to increase or decrease the fuel supply amount in the premixed combustion chamber. Can be offset by
As in the conventional case, the temperature of the catalyst is raised without delay, and low NOx combustion is possible without causing deterioration or damage of the catalyst. Moreover, since the structure of the combustor itself is simple, its industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のガスタービン燃焼器の構造の一例を示
す概念断面図、第2図は通常のガスタービン燃焼器の概
念断面図、第3図は通常のガスタービン燃焼器の温度分
布を示す特性図、第4図は触媒燃焼方式のガスタービン
燃焼器の概念断面図、第5図は通常ガスタービン燃焼器
(a)、二段式ガスタービン燃焼器(b)及び触媒燃焼
方式ガスタービン燃焼器(c)におけるそれぞれの温度
分布を示す特性図である。 1,11……ガスタービン燃焼器、 2……燃焼管、2a,2c……空気流入口、 2b……触媒燃焼室、2d……予混合燃焼室、 2f……拡径部、 3,3a,3b……燃料供給口(燃料ノズル) 4,10……スパークプラグ、9……触媒。
FIG. 1 is a conceptual sectional view showing an example of the structure of a gas turbine combustor of the present invention, FIG. 2 is a conceptual sectional view of an ordinary gas turbine combustor, and FIG. 3 is a temperature distribution of an ordinary gas turbine combustor. FIG. 4 is a characteristic cross-sectional view showing a catalytic combustion type gas turbine combustor, and FIG. 5 is a normal gas turbine combustor (a), a two-stage gas turbine combustor (b) and a catalytic combustion type gas turbine. It is a characteristic view which shows each temperature distribution in a combustor (c). 1,11 …… Gas turbine combustor, 2 …… Combustion tube, 2a, 2c …… Air inlet, 2b …… Catalytic combustion chamber, 2d …… Premixed combustion chamber, 2f …… Expanding part, 3,3a , 3b …… Fuel supply port (fuel nozzle) 4,10 …… Spark plug, 9 …… Catalyst.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 靜川 賢次郎 調布市西つつじヶ丘2−4−1 東京電 力株式会社技術研究所内 (72)発明者 早田 輝信 川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社 東芝総合研究所内 (72)発明者 古屋 富明 川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社 東芝総合研究所内 (72)発明者 山中 矢 川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社 東芝総合研究所内 (72)発明者 肥塚 淳次 川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社 東芝総合研究所内 (56)参考文献 実開 昭62−81865(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Kenjiro Igawa 2-4-2 Nishitsutsujigaoka, Chofu-shi Tokyo Electric Power Co., Ltd. Technical Research Laboratory (72) Terunobu Hayata Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi No. 1 in Toshiba Research & Development Co., Ltd. (72) Inventor Tomiaki Furuya No. 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi No. 1 within Toshiba Research & Development Co. Company Toshiba Research Institute (72) Inventor Junji Kozuka, Komukai Toshiba Town, Komukai-shi, Kawasaki-shi 1st, Toshiba Research Institute Co., Ltd. (56) Bibliography Sho 62-81865 (JP, U)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】空気流入口(5)、触媒(9)および燃料
供給口(3、3a)を有する触媒燃焼室(2b)と、 上記とは別個の空気流入口(2c)および燃料供給口(3
b)を有し、該触媒燃焼室の下流端で該触媒燃焼室と連
通する独立した予混合燃焼室(2d)を有する燃焼管
(2)と、 該予混合燃焼室に配設したスパークプラグ(10)とを備
え、 始動時には該スパークプラグで点火することにより予混
合燃焼を開始させた後に、触媒燃焼を開始させる構成と
したことを特徴とするガスタービン燃焼器。
1. A catalytic combustion chamber (2b) having an air inlet (5), a catalyst (9) and a fuel supply port (3, 3a), and an air inlet (2c) and a fuel supply port separate from the above. (3
b), a combustion pipe (2) having an independent premix combustion chamber (2d) communicating with the catalyst combustion chamber at the downstream end of the catalyst combustion chamber, and a spark plug arranged in the premix combustion chamber (10) A gas turbine combustor, comprising: (10), and at the time of starting, premixed combustion is started by igniting with the spark plug, and then catalytic combustion is started.
【請求項2】該触媒燃焼室と予混合燃焼室との連通部下
流の流路が拡径されている特許請求の範囲第1項記載の
ガスタービン燃焼器。
2. The gas turbine combustor according to claim 1, wherein a diameter of a passage downstream of a communicating portion between the catalytic combustion chamber and the premixed combustion chamber is expanded.
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