JP2585212B2 - ガスタ−ビン燃焼器 - Google Patents
ガスタ−ビン燃焼器Info
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- JP2585212B2 JP2585212B2 JP61009009A JP900986A JP2585212B2 JP 2585212 B2 JP2585212 B2 JP 2585212B2 JP 61009009 A JP61009009 A JP 61009009A JP 900986 A JP900986 A JP 900986A JP 2585212 B2 JP2585212 B2 JP 2585212B2
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Description
【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によるガスタービン燃焼器に関
し、更に詳しくはその触媒体を改良したガスタービン燃
焼器及びそれに用いられる触媒体の製造方法に関する。
し、更に詳しくはその触媒体を改良したガスタービン燃
焼器及びそれに用いられる触媒体の製造方法に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 現在のガスタービン燃焼器においては、燃焼は燃料と
酸化性気体を含む気体たとえば空気との混合物をスパー
クプラグ等を用いて着火して行なわれている。ここでい
う酸化性気体とは、燃料と酸化反応をおこす酸素等の気
体を示している。このような燃焼器の一例を第２図に示
す。第２図の燃焼器は燃料ノズル１から噴射された燃料
が、燃料用空気３と混合され、スパークプラグ２より着
火されて燃焼するものである。そして、冷却空気４及び
希釈空気５が加えられて、所定のタービン入口温度まで
冷却・希釈された燃焼ガス６が、タービンノズル７から
ガスタービン内に噴射される。酸化性気体を含む気体と
して空気を用いた場合に、従来の燃焼器における重大な
問題点の１つは燃料の燃焼時において、NOxガスの生成
量が多いことである。
酸化性気体を含む気体たとえば空気との混合物をスパー
クプラグ等を用いて着火して行なわれている。ここでい
う酸化性気体とは、燃料と酸化反応をおこす酸素等の気
体を示している。このような燃焼器の一例を第２図に示
す。第２図の燃焼器は燃料ノズル１から噴射された燃料
が、燃料用空気３と混合され、スパークプラグ２より着
火されて燃焼するものである。そして、冷却空気４及び
希釈空気５が加えられて、所定のタービン入口温度まで
冷却・希釈された燃焼ガス６が、タービンノズル７から
ガスタービン内に噴射される。酸化性気体を含む気体と
して空気を用いた場合に、従来の燃焼器における重大な
問題点の１つは燃料の燃焼時において、NOxガスの生成
量が多いことである。
第３図は酸化性気体を含む気体として空気を用いた場
合の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。第３図に示したごとく、
燃焼器内の温度分布は極大値をもっており、最高温度に
達した後は、冷却及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。この燃焼器内の最高温度は
2000℃にも達する場合があるために、第３図のハッチン
グの部分においては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は燃焼器内におい
て部分的に高温部が存在するために、NOxの生成量が多
いという問題を有している。従って排煙脱硝装置等を設
けねばならず装置が複雑になる等の問題点があった。
合の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。第３図に示したごとく、
燃焼器内の温度分布は極大値をもっており、最高温度に
達した後は、冷却及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。この燃焼器内の最高温度は
2000℃にも達する場合があるために、第３図のハッチン
グの部分においては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は燃焼器内におい
て部分的に高温部が存在するために、NOxの生成量が多
いという問題を有している。従って排煙脱硝装置等を設
けねばならず装置が複雑になる等の問題点があった。
最近、上述した燃焼方式に対して触媒を用いた燃焼方
式（以下、触媒燃焼方式という）が提案されている。こ
の方式は、触媒を用いて混合物を燃焼させるものであ
り、この方式によれば、比較的低温で燃焼を開始させる
ことができ、燃焼温度はゆるやかに上昇して極大値をも
たず、最高温度も低くなる。このことは燃焼器自体の耐
熱性の面からみても有用なことであり、特に酸化性気体
を含む気体として窒素を含む空気等を用いた場合には、
NOxの発生を極めて少なくすることを可能とする。
式（以下、触媒燃焼方式という）が提案されている。こ
の方式は、触媒を用いて混合物を燃焼させるものであ
り、この方式によれば、比較的低温で燃焼を開始させる
ことができ、燃焼温度はゆるやかに上昇して極大値をも
たず、最高温度も低くなる。このことは燃焼器自体の耐
熱性の面からみても有用なことであり、特に酸化性気体
を含む気体として窒素を含む空気等を用いた場合には、
NOxの発生を極めて少なくすることを可能とする。
しかしながら、このような触媒燃焼法においても、こ
の方法をガスタービンに適用した場合、用いる触媒の特
性に関して問題がある。それは触媒の低温着火と高温耐
久性の両立という問題である。たとえば、ガスタービン
は定常運転の場合、空気圧縮機等により約350℃の燃焼
用空気が供給されるが、市販触媒の中で高活性として知
られるアルミナ担体に担持された白金やパラジウム等の
貴金属触媒ではメタン等を燃料に用いた場合350℃では
着火しない。またガスタービン燃焼器に求められる1100
℃以上の燃焼ガスを触媒燃焼方式によって生成させる場
合、触媒に対する熱的負荷は最低でも900℃程度が必要
であり、この場合市販触媒の中で寿命１年程度の高温耐
久性を有するものはない。
の方法をガスタービンに適用した場合、用いる触媒の特
性に関して問題がある。それは触媒の低温着火と高温耐
久性の両立という問題である。たとえば、ガスタービン
は定常運転の場合、空気圧縮機等により約350℃の燃焼
用空気が供給されるが、市販触媒の中で高活性として知
られるアルミナ担体に担持された白金やパラジウム等の
貴金属触媒ではメタン等を燃料に用いた場合350℃では
着火しない。またガスタービン燃焼器に求められる1100
℃以上の燃焼ガスを触媒燃焼方式によって生成させる場
合、触媒に対する熱的負荷は最低でも900℃程度が必要
であり、この場合市販触媒の中で寿命１年程度の高温耐
久性を有するものはない。
［発明の目的］ 本発明の目的は、低温でも着火性すなわち低温高活性
を有しており、さらに高温耐久性に優れて長寿命である
触媒を有してNOx等をほとんど発生しないガスタービン
燃焼器を提供する事にある。
を有しており、さらに高温耐久性に優れて長寿命である
触媒を有してNOx等をほとんど発生しないガスタービン
燃焼器を提供する事にある。
［発明の概要］ 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ね
た結果、ペロブスカイト型複合酸化物構造のアルミナ層
中に貴金属の外に後述する遷移金属を所定量含有すると
ころの触媒体を具備するガスタービン燃焼器は、優れた
低温着火性と高温耐久性が得られるとの事実を見出し本
発明を完成するに至った。
た結果、ペロブスカイト型複合酸化物構造のアルミナ層
中に貴金属の外に後述する遷移金属を所定量含有すると
ころの触媒体を具備するガスタービン燃焼器は、優れた
低温着火性と高温耐久性が得られるとの事実を見出し本
発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のガスタービン燃焼器は、酸化性気
体を含む気体と燃料との混合物を、触媒体からなる触媒
燃焼域において燃焼させるガスタービン燃焼器におい
て、該触媒体が、アルミナ層が表面上に担持されている
耐熱性担体からなり、該アルミナ層の担持量が耐熱性担
体１あたり50〜200gであり、かつ、該アルミナ層中
に、Pd,Ptの群から選ばれる少なくとも１種が耐熱性担
体１あたり10〜50g;Ni,Co,Feの群から選ばれる少なく
とも１種が耐熱性担体１あたり５〜50g;La,Nd,Prの群
から選ばれる少なくとも１種が耐熱性担体１あたり10
〜60g;含有されていることを特徴とする。
体を含む気体と燃料との混合物を、触媒体からなる触媒
燃焼域において燃焼させるガスタービン燃焼器におい
て、該触媒体が、アルミナ層が表面上に担持されている
耐熱性担体からなり、該アルミナ層の担持量が耐熱性担
体１あたり50〜200gであり、かつ、該アルミナ層中
に、Pd,Ptの群から選ばれる少なくとも１種が耐熱性担
体１あたり10〜50g;Ni,Co,Feの群から選ばれる少なく
とも１種が耐熱性担体１あたり５〜50g;La,Nd,Prの群
から選ばれる少なくとも１種が耐熱性担体１あたり10
〜60g;含有されていることを特徴とする。
まず、本発明のガスタービン燃焼器は、例えば第１図
に示すような構造を有している。第１図において、１は
燃料ノズル,3は燃焼用空気,8は触媒体,6は燃焼ガス,7は
タービンノズルである。このような構造のガスタービン
燃焼器において、燃料ノズル１から噴射された燃料は、
燃焼用空気３と混合され、その混合ガスが触媒体８で構
成される触媒燃焼域に流入しここで触媒燃焼が行なわれ
生成した燃焼ガス６がタービンノズル７へと排出され
る。
に示すような構造を有している。第１図において、１は
燃料ノズル,3は燃焼用空気,8は触媒体,6は燃焼ガス,7は
タービンノズルである。このような構造のガスタービン
燃焼器において、燃料ノズル１から噴射された燃料は、
燃焼用空気３と混合され、その混合ガスが触媒体８で構
成される触媒燃焼域に流入しここで触媒燃焼が行なわれ
生成した燃焼ガス６がタービンノズル７へと排出され
る。
本発明の触媒体は、後述する貴金属，遷移金属，希土
類元素を含有するアルミナ層が表面上に担持されている
耐熱性担体からなる。
類元素を含有するアルミナ層が表面上に担持されている
耐熱性担体からなる。
本発明において使用される耐熱性担体は、1200℃程度
の高温酸化性雰囲気中においても安定な性質を有するも
のであればいかなるものでもよく、これらの具体例とし
ては、コージライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコ
ニアスピネル、チタニア等のセラミック製担体等があげ
られる。その形状は、ペレット状、ハニカム状等があげ
られるが、特にハニカム状をとることが圧力損失等を軽
減することからしても有利であり好ましい。
の高温酸化性雰囲気中においても安定な性質を有するも
のであればいかなるものでもよく、これらの具体例とし
ては、コージライト、ムライト、α−アルミナ、ジルコ
ニアスピネル、チタニア等のセラミック製担体等があげ
られる。その形状は、ペレット状、ハニカム状等があげ
られるが、特にハニカム状をとることが圧力損失等を軽
減することからしても有利であり好ましい。
上記耐熱性担体の上に担持されるアルミナ層は、後述
するアルミナ微粒子，希土類元素，遷移金属，貴金属，
粘結剤（アルミナゾル，硝酸アルミニウムなど）を含有
してなる層である。そして、アルミナ層全体の担持量は
耐熱性担体１あたり50〜200gである。担持量が50g未
満の場合には後述する金属を担持するには不充分であ
り、また200gを超える場合には、Al2O3層が過度に厚く
なって強度が低下したり、ガスとの接触効率が悪くなる
という不都合が生ずる。
するアルミナ微粒子，希土類元素，遷移金属，貴金属，
粘結剤（アルミナゾル，硝酸アルミニウムなど）を含有
してなる層である。そして、アルミナ層全体の担持量は
耐熱性担体１あたり50〜200gである。担持量が50g未
満の場合には後述する金属を担持するには不充分であ
り、また200gを超える場合には、Al2O3層が過度に厚く
なって強度が低下したり、ガスとの接触効率が悪くなる
という不都合が生ずる。
このアルミナ層の主成分は、略球形状の活性アルミナ
微粒子もしくはファイバー状アルミナ微粒子である。こ
れらアルミナ微粒子はアルミナ層中に担持される後述の
貴金属の分散性を高める効果がある。
微粒子もしくはファイバー状アルミナ微粒子である。こ
れらアルミナ微粒子はアルミナ層中に担持される後述の
貴金属の分散性を高める効果がある。
用いられる略球形状活性アルミナ微粒子は、粒径0.01
〜10μｍ、とくに0.05〜１μｍの大きさのものが好適で
ある。一方、ファイバー状アルミナ微粒子（高温型）は
長さが0.1〜10μｍ好ましくは0.1〜１μm,直径が0.01〜
１μｍ好ましくは0.01〜0.1μｍの大きさのものが好適
である。これらのうちで、ファイバー状アルミナ微粒子
は後述する焼成後のアルミナ層の表面積の増大とアルミ
ナ層の機械的強度向上に資するため特に好適である。
〜10μｍ、とくに0.05〜１μｍの大きさのものが好適で
ある。一方、ファイバー状アルミナ微粒子（高温型）は
長さが0.1〜10μｍ好ましくは0.1〜１μm,直径が0.01〜
１μｍ好ましくは0.01〜0.1μｍの大きさのものが好適
である。これらのうちで、ファイバー状アルミナ微粒子
は後述する焼成後のアルミナ層の表面積の増大とアルミ
ナ層の機械的強度向上に資するため特に好適である。
アルミナ層は上記微粒子を主成分とし、上記微粒子の
周囲にはペロブスカイト型複合酸化物が被覆されてい
る。このペロブスカイト型複合酸化物は、後述する希土
類元素とアルミナ微粒子もしくは粘結剤として添加され
るアルミナゾルとから形成される。このようなペロブス
カイト型複合酸化物は触媒体の耐熱性向上に資すると共
にアルミナ微粒子表面に形成されることによりアルミナ
微粒子の焼結を防止して有用である。さらには、ペロブ
スカイト型複合酸化物はそれ自体酸素欠陥構造をとりや
すいため、低温着火性の発現にも寄与していると考えら
れる。
周囲にはペロブスカイト型複合酸化物が被覆されてい
る。このペロブスカイト型複合酸化物は、後述する希土
類元素とアルミナ微粒子もしくは粘結剤として添加され
るアルミナゾルとから形成される。このようなペロブス
カイト型複合酸化物は触媒体の耐熱性向上に資すると共
にアルミナ微粒子表面に形成されることによりアルミナ
微粒子の焼結を防止して有用である。さらには、ペロブ
スカイト型複合酸化物はそれ自体酸素欠陥構造をとりや
すいため、低温着火性の発現にも寄与していると考えら
れる。
本発明で用いられる希土類元素は上記した有用な効果
が特に大であるLa,Nd,Prの少なくとも１種であり、この
元素の含有量は耐熱性担体１あたり10〜60gもしくは
アルミナ100重量部に対して５〜30重量部である。含有
量が耐熱性担体１あたり10g未満の場合、ペロブスカ
イト型複合酸化物の形成が不充分となり、ひいては耐熱
性の低下を招き、また、60gを超える場合にはそれ以上
の効果が得られず飽和に達して、徒に高価な希土類元素
を浪費するのみで不経済である。好ましくは30〜50gで
ある。
が特に大であるLa,Nd,Prの少なくとも１種であり、この
元素の含有量は耐熱性担体１あたり10〜60gもしくは
アルミナ100重量部に対して５〜30重量部である。含有
量が耐熱性担体１あたり10g未満の場合、ペロブスカ
イト型複合酸化物の形成が不充分となり、ひいては耐熱
性の低下を招き、また、60gを超える場合にはそれ以上
の効果が得られず飽和に達して、徒に高価な希土類元素
を浪費するのみで不経済である。好ましくは30〜50gで
ある。
そして、アルミナ微粒子の周囲に被覆されたペロブス
カイト型複合酸化物上には後述する貴金属と遷移金属と
が担持されている。
カイト型複合酸化物上には後述する貴金属と遷移金属と
が担持されている。
この貴金属は触媒体の低温着火性の向上に資するもの
である。本発明で用いられる貴金属は燃焼性能及び経済
性の点で優れているPr,Ptの群から選ばれる少なくとも
１種であり、その担持量は耐熱性担体１あたり10〜50
gである。担持量が10g未満の場合には充分な低温着火性
が得られず、また、50gを超える場合には効果が飽和に
達する外、コストの上昇を招く。好ましくは30〜50gで
ある。
である。本発明で用いられる貴金属は燃焼性能及び経済
性の点で優れているPr,Ptの群から選ばれる少なくとも
１種であり、その担持量は耐熱性担体１あたり10〜50
gである。担持量が10g未満の場合には充分な低温着火性
が得られず、また、50gを超える場合には効果が飽和に
達する外、コストの上昇を招く。好ましくは30〜50gで
ある。
また、基金属と共に担持される遷移金属は、担持され
ている貴金属の耐熱性や耐久性の向上に資して有用であ
る。
ている貴金属の耐熱性や耐久性の向上に資して有用であ
る。
このような遷移金属としては、貴金属の初期活性を低
下せしめることのないNi,Co,Feの群から選ばれる少なく
とも１種があげられ、その担持量は耐熱性担体１あた
り５〜50gである。含有量が5g未満の場合には触媒性能
向上の効果がなく、また50gを超える場合には遷移金属
が貴金属を覆い触媒性能が低下してしまう。好ましくは
20〜40gである。
下せしめることのないNi,Co,Feの群から選ばれる少なく
とも１種があげられ、その担持量は耐熱性担体１あた
り５〜50gである。含有量が5g未満の場合には触媒性能
向上の効果がなく、また50gを超える場合には遷移金属
が貴金属を覆い触媒性能が低下してしまう。好ましくは
20〜40gである。
本発明における触媒体は、例えば次のような方法によ
り製造することができる。
り製造することができる。
（１）まず、希土類元素の塩を含む溶液中にアルミナ微
粒子を浸漬した後これを取し、焼成することによりペ
ロブスカイト型複合酸化物でアルミナ微粒子を被覆し、
次いで得られたペロブスカイト型複合酸化物被覆アルミ
ナ微粒子を遷移金属の塩，貴金属の塩，粘結剤などと共
に混合してスラリー化し、得られたスラリーを耐熱性担
体の上に担持させ乾燥・焼成したのち例えば水素雰囲気
中で還元を行なう方法である。
粒子を浸漬した後これを取し、焼成することによりペ
ロブスカイト型複合酸化物でアルミナ微粒子を被覆し、
次いで得られたペロブスカイト型複合酸化物被覆アルミ
ナ微粒子を遷移金属の塩，貴金属の塩，粘結剤などと共
に混合してスラリー化し、得られたスラリーを耐熱性担
体の上に担持させ乾燥・焼成したのち例えば水素雰囲気
中で還元を行なう方法である。
（２）次に、アルミナ微粒子を含むアルミナコーティン
グ組成物中に耐熱性担体を浸漬した後乾燥・焼成してア
ルミナ層を形成し、次いで得られたアルミナ層担持耐熱
性担体を希土類元素の塩を含む溶液中に浸漬したのち焼
成することによりペロブスカイト型複合酸化物でアルミ
ナ微粒子を被覆し、次いで得られた耐熱性担体を遷移金
属の塩，貴金属の塩を含む溶液中に浸漬後乾燥・焼成し
たのち例えば水素雰囲気中で還元を行なう方法である。
グ組成物中に耐熱性担体を浸漬した後乾燥・焼成してア
ルミナ層を形成し、次いで得られたアルミナ層担持耐熱
性担体を希土類元素の塩を含む溶液中に浸漬したのち焼
成することによりペロブスカイト型複合酸化物でアルミ
ナ微粒子を被覆し、次いで得られた耐熱性担体を遷移金
属の塩，貴金属の塩を含む溶液中に浸漬後乾燥・焼成し
たのち例えば水素雰囲気中で還元を行なう方法である。
（３）更には、アルミナ微粒子，希土類元素の塩，遷移
金属の塩，貴金属の塩，粘結剤などを一緒に混合してス
ラリー化したものを耐熱性担体の上に担持させて乾燥・
焼成したのち例えば水素雰囲気中で還元する方法でもよ
い。
金属の塩，貴金属の塩，粘結剤などを一緒に混合してス
ラリー化したものを耐熱性担体の上に担持させて乾燥・
焼成したのち例えば水素雰囲気中で還元する方法でもよ
い。
上記方法のうち、（１），（２）の方法が好適であ
り、特にアルミナ微粒子がファイバー状の場合（１）の
方法が特に好適である。なお、本発明の触媒体の製造は
上記方法だけに限定されるものではなく、他の方法でも
よい。
り、特にアルミナ微粒子がファイバー状の場合（１）の
方法が特に好適である。なお、本発明の触媒体の製造は
上記方法だけに限定されるものではなく、他の方法でも
よい。
上記方法（１）〜（３）によると、Al2O3層内の貴金
属および遷移金属の分散性が従来の含浸法に比べて向上
するという利点がある。また、上記（１）〜（３）の方
法において、希土類元素を塩の形で供給するのは、アル
ミナ微粒子上に希土類元素をイオンや原子の形で付着さ
せるためである。その結果、高温短時間の焼成が可能と
なって良好なペロブスカイト型複合酸化物の被覆層が形
成される。ところが、希土類元素を酸化物の形で供給し
た場合には、アルミナ微粒子の上に薄い被覆層を形成す
ることが困難であり、更に酸化物同志の反応となるため
（MOx＋Al2O3→MAlO3）焼成が高温長時間となりアルミ
ナ微粒子間に形成された細孔が破壊される。
属および遷移金属の分散性が従来の含浸法に比べて向上
するという利点がある。また、上記（１）〜（３）の方
法において、希土類元素を塩の形で供給するのは、アル
ミナ微粒子上に希土類元素をイオンや原子の形で付着さ
せるためである。その結果、高温短時間の焼成が可能と
なって良好なペロブスカイト型複合酸化物の被覆層が形
成される。ところが、希土類元素を酸化物の形で供給し
た場合には、アルミナ微粒子の上に薄い被覆層を形成す
ることが困難であり、更に酸化物同志の反応となるため
（MOx＋Al2O3→MAlO3）焼成が高温長時間となりアルミ
ナ微粒子間に形成された細孔が破壊される。
また、上記した方法においては、貴金属及び遷移金属
は、ペロブスカイト型複合酸化物の上に、アルミナ微粒
子間に形成された細孔と同程度の50〜200Åの粒径で両
者が混合された状態で均一に存在し、そのため高温にな
っても金属が凝集して巨大化することがないため燃焼触
媒としての低温着火性を保持しつつ、遷移金属の存在に
より高温耐久性も得られる。
は、ペロブスカイト型複合酸化物の上に、アルミナ微粒
子間に形成された細孔と同程度の50〜200Åの粒径で両
者が混合された状態で均一に存在し、そのため高温にな
っても金属が凝集して巨大化することがないため燃焼触
媒としての低温着火性を保持しつつ、遷移金属の存在に
より高温耐久性も得られる。
［発明の実施例］ 実施例１ 次に示す組成のアルミナコーティング組成物を調製し
た。
た。
活性アルミナ粉末 100重量部 （粒径0.1μｍ） アルミナゾル 60重量部 硝酸アルミニウム ５重量部 水 45重量部 上記組成物をボールミルを用いて常温で２時間混合し
た。次いで、予め吸水させた耐熱性担体であるコージラ
イト製ハニカム状担体（１平方センチ当り30セル）を前
記組成物中に浸漬し、これを取出したのち余分な組成物
を吹払い乾燥後650℃で３時間焼成した。
た。次いで、予め吸水させた耐熱性担体であるコージラ
イト製ハニカム状担体（１平方センチ当り30セル）を前
記組成物中に浸漬し、これを取出したのち余分な組成物
を吹払い乾燥後650℃で３時間焼成した。
次いで、アルミナ微粒子よりなる活性アルミナ層が形
成されたコージライト担体を十分吸水させ、硝酸ランタ
ン溶液中に１時間浸漬し上記活性アルミナ層にランタン
を吸着させた。これを乾燥後、1100℃で３時間焼成して
ペロブスカイト型複合酸化物の被覆層を形成した。
成されたコージライト担体を十分吸水させ、硝酸ランタ
ン溶液中に１時間浸漬し上記活性アルミナ層にランタン
を吸着させた。これを乾燥後、1100℃で３時間焼成して
ペロブスカイト型複合酸化物の被覆層を形成した。
次いで、上記複合酸化物を被覆した活性アルミナ層形
成のコージライト担体を十分吸水させ、塩化パラジウム
と硝酸ニッケルとを含む溶液中に１時間浸漬してアルミ
ナ層にパラジウムとニッケルとを吸着させた。これを乾
燥後、800℃で３時間焼成したのち水素雰囲気中で500℃
×3Hの還元を行なった。そして、得られた触媒体を触媒
体Ａとした。なお、各金属の担持量は表に示したとおり
であり、各金属，アルミナ微粒子を含有したアルミナ層
全体は耐熱性担体１あたり230gであった。
成のコージライト担体を十分吸水させ、塩化パラジウム
と硝酸ニッケルとを含む溶液中に１時間浸漬してアルミ
ナ層にパラジウムとニッケルとを吸着させた。これを乾
燥後、800℃で３時間焼成したのち水素雰囲気中で500℃
×3Hの還元を行なった。そして、得られた触媒体を触媒
体Ａとした。なお、各金属の担持量は表に示したとおり
であり、各金属，アルミナ微粒子を含有したアルミナ層
全体は耐熱性担体１あたり230gであった。
次に、各金属の種類，担持量を本発明の範囲内で表に
示したとおりに設定したほかは、上記と同様の方法で触
媒体を製造した。得られた触媒体を触媒体Ｂ〜Ｌとし
た。
示したとおりに設定したほかは、上記と同様の方法で触
媒体を製造した。得られた触媒体を触媒体Ｂ〜Ｌとし
た。
比較例として、各金属の種類，担持量を表に示す如く
本発明の範囲外に設定したほかは、上記方法と同様の方
法で触媒体を製造した。得られた触媒体を触媒体ａ〜ｔ
とした。また、市販の貴金属触媒ｖ〜ｘも用意した。
本発明の範囲外に設定したほかは、上記方法と同様の方
法で触媒体を製造した。得られた触媒体を触媒体ａ〜ｔ
とした。また、市販の貴金属触媒ｖ〜ｘも用意した。
実施例２ アルミナ微粒子として高温型ファイバー状アルミナ
（直径約300Å，長さ2000Å）を用いたほかは、実施例
１の触媒Ａの場合と同様の方法で触媒体を製造し、これ
を触媒体Ｍとした。
（直径約300Å，長さ2000Å）を用いたほかは、実施例
１の触媒Ａの場合と同様の方法で触媒体を製造し、これ
を触媒体Ｍとした。
実施例３ 上記触媒体Ｍと同一の原料を使用して下記の方法で触
媒体を製造した。
媒体を製造した。
硝酸ランタン水溶液にファイバー状アルミナを１時間
浸漬しアルミナ上にランタンを吸着させ乾燥した。その
後1100℃で３時間の焼成を行ないペロブスカイト型複合
酸化物を形成した。
浸漬しアルミナ上にランタンを吸着させ乾燥した。その
後1100℃で３時間の焼成を行ないペロブスカイト型複合
酸化物を形成した。
次いで、上記複合酸化物を被覆したアルミナ及び、ア
ルミナゾル，硝酸アルミニウム，硝酸ニッケル，硝酸パ
ラジウムを水に溶解してアルミナコーティング組成物を
調製し、この組成物をボールミルを用いて常温で２時間
混合した。
ルミナゾル，硝酸アルミニウム，硝酸ニッケル，硝酸パ
ラジウムを水に溶解してアルミナコーティング組成物を
調製し、この組成物をボールミルを用いて常温で２時間
混合した。
次いで、予め、吸水させた耐熱性担体であるコージラ
イト製ハニカム状担体（１平方センチ当り30セル）を上
記組成物中に浸漬し、これを取出余分な組成物を吹払い
乾燥した後、650℃で３時間焼成し、次いで、これを水
素雰囲気中で500℃×3Hの還元を行なった。得られた触
媒体を触媒体Ｎとした。
イト製ハニカム状担体（１平方センチ当り30セル）を上
記組成物中に浸漬し、これを取出余分な組成物を吹払い
乾燥した後、650℃で３時間焼成し、次いで、これを水
素雰囲気中で500℃×3Hの還元を行なった。得られた触
媒体を触媒体Ｎとした。
実施例４ 触媒体Ｍと同一の原料を使用して下記の方法で触媒体
を製造した。
を製造した。
ファイバー状活性アルミナ，アルミナゾル，硝酸アル
ミニウム，硝酸ランタン，硝酸ニッケル，硝酸パラジウ
ムを水に投入してスラリー化したアルミナコーティング
組成物をコージライト製ハニカム状担体に担持させ、乾
燥後1100℃までゆっくり昇温した後1100℃で３時間焼成
し、最後にこれを水素雰囲気中で500℃×3Hの還元を行
なった。得られた触媒体を触媒体Ｏとした。
ミニウム，硝酸ランタン，硝酸ニッケル，硝酸パラジウ
ムを水に投入してスラリー化したアルミナコーティング
組成物をコージライト製ハニカム状担体に担持させ、乾
燥後1100℃までゆっくり昇温した後1100℃で３時間焼成
し、最後にこれを水素雰囲気中で500℃×3Hの還元を行
なった。得られた触媒体を触媒体Ｏとした。
触媒燃焼方式のガスタービン燃焼器の模擬装置を用い
て前述した実施例の触媒体Ａ〜Ｏ及び比較例の触媒体ａ
〜ｘの燃焼特性を評価した。燃焼条件はガス流速30m/s
燃料濃度メタン１％触媒量30ccとして燃焼時間100H後の
メタンの着火温度及び燃焼効率を測定した。この結果を
表に併記した。
て前述した実施例の触媒体Ａ〜Ｏ及び比較例の触媒体ａ
〜ｘの燃焼特性を評価した。燃焼条件はガス流速30m/s
燃料濃度メタン１％触媒量30ccとして燃焼時間100H後の
メタンの着火温度及び燃焼効率を測定した。この結果を
表に併記した。
以上、表から明らかなように、本発明にかかる触媒体
は比較例のものに比べて、低温着火性の指標となるメタ
ンの着火温度が大幅に低下してより低い温度での着火が
可能であり、高活性を有していることがわかる。また高
温耐久性の指標となる高温での燃焼効率が格段にすぐれ
ており、これより本発明に係る触媒体が従来のものに比
べて長寿命を有していることがわかる。なお、貴金属が
Ptの場合も同様な結果を示した。
は比較例のものに比べて、低温着火性の指標となるメタ
ンの着火温度が大幅に低下してより低い温度での着火が
可能であり、高活性を有していることがわかる。また高
温耐久性の指標となる高温での燃焼効率が格段にすぐれ
ており、これより本発明に係る触媒体が従来のものに比
べて長寿命を有していることがわかる。なお、貴金属が
Ptの場合も同様な結果を示した。
このようにすぐれた低温着火性と高温耐久性を発揮す
る触媒体を用いることにより、触媒燃焼方式の特性であ
るNOxの発生が大幅に減少したガスタービン燃焼器を得
ることができる。
る触媒体を用いることにより、触媒燃焼方式の特性であ
るNOxの発生が大幅に減少したガスタービン燃焼器を得
ることができる。
［発明の効果］ 本発明のガスタービン燃焼器は、上記のごとき触媒体
を有することにより着火性の向上と長寿命化がなされ、
また燃焼の最高温度を引下げることにより燃焼器自体の
耐久性にも効果的であり、またNOxの発生を大幅に減少
させることが可能であり、NOxの後処理装置等の設置の
必要もない。
を有することにより着火性の向上と長寿命化がなされ、
また燃焼の最高温度を引下げることにより燃焼器自体の
耐久性にも効果的であり、またNOxの発生を大幅に減少
させることが可能であり、NOxの後処理装置等の設置の
必要もない。
さらに、ガスタービン燃焼器の入口及び出口の温度条
件等は従来とかわりなく今までのガスタービン燃焼器を
用いたシステムをそのまま使用でき、システムを高効率
で稼働させることが可能である。
件等は従来とかわりなく今までのガスタービン燃焼器を
用いたシステムをそのまま使用でき、システムを高効率
で稼働させることが可能である。
第１図は本発明に係るガスタービン燃焼器の一例を示す
断面模式図、第２図は従来のガスタービン燃焼器の一例
を示す断面模式図、第３図は従来のガスタービン燃焼器
の温度分布を表す特性図である。 １……燃料ノズル、２……スパークプラグ、３……燃焼
用空気、４……冷却空気、５……希釈空気、６……燃焼
ガス、７……タービンノズル、８……触媒体。
断面模式図、第２図は従来のガスタービン燃焼器の一例
を示す断面模式図、第３図は従来のガスタービン燃焼器
の温度分布を表す特性図である。 １……燃料ノズル、２……スパークプラグ、３……燃焼
用空気、４……冷却空気、５……希釈空気、６……燃焼
ガス、７……タービンノズル、８……触媒体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 特開 昭60−14938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−147243（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】酸化性気体を含む気体と燃料との混合物
を、触媒体からなる触媒燃焼域において燃焼させるガス
タービン燃焼器において、 該触媒体が、アルミナ微粒子の周囲をペロブスカイト型
複合酸化物で被覆されたアルミナ層が表面上に担持され
ている耐熱性担体からなり、該アルミナ層の担持量が耐
熱性担体１あたり50〜200gであり、かつ、該アルミナ
層中に、Pd,Ptの群から選ばれる少なくとも１種が耐熱
性担体１あたり10〜50g;Ni,Co,Feの群から選ばれる少
なくとも１種が耐熱性担体１あたり５〜50g;La,Nd,Pr
の群から選ばれる少なくとも１種が耐熱性担体１あた
り10〜60g;含有されていることを特徴とするガスタービ
ン燃焼器。 - 【請求項２】該アルミナ層の主成分が、ファイバー状ア
ルミナ微粒子である特許請求の範囲第１項記載のガスタ
ービン燃焼器。 - 【請求項３】該アルミナ層が、該アルミナ微粒子とLa,N
d,Prの群から選ばれる少なくとも１種の元素の塩との焼
成結果物であるペロブスカイト型複合酸化物で被覆され
たアルミナ微粒子とPd,Ptの群から選ばれる少なくとも
１種及びNi,Co,Feの群から選ばれる少なくとも１種との
焼成結果物である特許請求の範囲第２項記載のガスター
ビン燃焼器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009009A JP2585212B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61009009A JP2585212B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62169934A JPS62169934A (ja) | 1987-07-27 |
| JP2585212B2 true JP2585212B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=11708648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61009009A Expired - Fee Related JP2585212B2 (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | ガスタ−ビン燃焼器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585212B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008730A (ko) * | 1999-07-02 | 2001-02-05 | 손재익 | 란타늄 도핑 알루미나와 금속 산화물 후처리에 의한 메탄 연소용 팔라듐 촉매의 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6014938A (ja) * | 1983-07-06 | 1985-01-25 | Toshiba Corp | ガスタ−ビン用燃焼触媒 |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP61009009A patent/JP2585212B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62169934A (ja) | 1987-07-27 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |